WO2022163405A1 - 固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

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solid
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state imaging
variable
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信一 寺西
篤史 小野
和磨 橋本
崇仁 吉永
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国立大学法人静岡大学
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Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing a solid-state imaging device.
  • a CMOS image sensor is equipped with a photodiode.
  • a CMOS image sensor may also have a photodiode for each pixel.
  • CMOS image sensors efforts are being made to increase the sensitivity of CMOS image sensors.
  • light in the near-infrared region with wavelengths from 800 nm to 1100 nm has been actively used. Therefore, attention is focused on increasing the sensitivity in the near-infrared region.
  • sensitivity can be improved by using light in the near-infrared region (hereinafter also referred to as “near-infrared light”) and visible light.
  • Near-infrared light cannot be detected by the human eye. Therefore, it can be used for hospital room monitoring, gesture input and distance measurement using Time of Flight (ToF). Therefore, the application range of image sensors that detect near-infrared light is wide.
  • ToF Time of Flight
  • the image sensor may be made of silicon.
  • FIG. 28 is a graph showing the optical properties of silicon.
  • the horizontal axis indicates the wavelength of light.
  • the vertical axis indicates the wavelength of light absorbed.
  • the wavelength of light absorbed is referred to as the "absorption length". Referring to the graph G28 showing the absorption characteristics, it can be seen that the absorption length abruptly increases from the visible light toward the near-infrared region. Therefore, in order to detect near-infrared light, it is necessary to increase the thickness of the light absorption region made of silicon.
  • FIG. 29 is a graph showing attenuation of light intensity.
  • the horizontal axis indicates the distance traveled by the light inside the silicon, in other words, the depth in the silicon.
  • the vertical axis indicates light intensity.
  • Graphs G29a to G29g show characteristics for each wavelength of light.
  • a graph G29a shows the characteristics when the wavelength of light is 800 nm.
  • a graph G29b shows the characteristics when the wavelength of light is 850 nm.
  • a graph G29c shows the characteristics when the wavelength of light is 900 nm.
  • a graph G29d shows the characteristics when the wavelength of light is 950 nm.
  • a graph G29e shows the characteristics when the wavelength of light is 1000 nm.
  • a graph G29f shows the characteristics when the wavelength of light is 1050 nm.
  • an image sensor for gesture input detects light with a wavelength of 850 nm.
  • an absorption length of 12 ⁇ m is required to absorb 1/2 of light with a wavelength of 850 nm.
  • an image sensor that is expected to be applied to a vehicle detects light with a wavelength of 950 nm.
  • an absorption length of 44 m is required to absorb 1/2 of light with a wavelength of 950 nm. As the required light absorptance increases, the absorption length of silicon constituting the light absorbing portion also increases.
  • the sensor thickness of a commonly used image sensor for visible light is about 3 ⁇ m.
  • the pixel size of the image sensor for monitoring is also about 3 ⁇ m. Considering the dimensions of these image sensors, it must be said that the absorption length of silicon mentioned above is large. Therefore, when silicon is used to detect near-infrared light, the thickness of the silicon required for detection is an issue in the design and manufacture of the image sensor.
  • Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 disclose techniques aimed at solving the above problems.
  • the sensors of Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 1 are equipped with a light scattering section adopting a pyramid structure on the light incident surface.
  • the direction of travel of light incident on the sensor is changed by the light scattering section.
  • the traveling direction of the light changes to a direction inclined with respect to the thickness direction of the silicon layer.
  • the light absorption part made of silicon may include an isolation wall part.
  • the isolation wall suppresses crosstalk between pixels. Further extension of the distance that contributes to the absorption of light is also under consideration by giving the isolation wall a function of reflecting light.
  • Patent Document 1 discloses a technique related to a deep trench insulator (hereinafter also referred to as "DTI").
  • the DIT is formed by filling a trench with a metal such as tungsten (W) or aluminum (Al) by CVD.
  • a metal such as tungsten (W) or aluminum (Al)
  • optical components such as color filters and microlenses are arranged on the negative charge retention film.
  • Optical components play a role of colorization and light collection.
  • DTI is opaque to light. As a result, obliquely propagating light generated by the light scattering portion does not pass through adjacent pixels.
  • DTI suppresses the occurrence of crosstalk by preventing signal electrons from diffusing to adjacent pixels.
  • DTI reflects light. As a result, the distance that contributes to the absorption of light in silicon can be substantially extended. Therefore, sensitivity can be improved.
  • Patent Document 2 discloses an element structure having a light scattering portion and a trench (see FIGS. 25 and 28 of Patent Document 2).
  • U.S. Pat. No. 6,200,003 illustrates some materials that are embedded in trenches. The material embedded in the trench forms the core.
  • Patent document 2 exemplifies tungsten, tantalum, copper, aluminum, silver, etc. as materials. These metal materials do not transmit visible light and near-infrared latitude light.
  • Patent Document 2 discloses a structure in which a core is thinly covered with a dielectric mainly composed of silicon oxide or silicon nitride.
  • Patent Literature 2 shows the advantage of using silicon as the core by calculating the interference of multilayer films in the case of using silicon as the core.
  • Patent document 2 also points out that the structure with the dielectric lowers the sensitivity. According to the structure having a dielectric, a part of visible light and near-infrared light is absorbed due to the physical properties of the metal forming the core, and the sensitivity is reduced accordingly. Patent document 2 is negative about using a metal material as a material to fill the trench. Patent Document 2 also exemplifies a material containing amorphous silicon, polysilicon, or single-crystal silicon as a main component, for example, as a material to be buried in the trench.
  • Patent Document 3 discloses a solid-state imaging device using a structural color filter.
  • the solid-state imaging device of Patent Document 3 prevents the light diffracted inside the light receiving element 101 forming the unit pixel 103 from transmitting to the adjacent pixel 103 . As a result, crosstalk between adjacent pixels is prevented.
  • the structural color filter does not function as a light scattering section.
  • a structural color filter functions as a light filter. In this case, it is desirable that the scattering caused by the structural color filter be small.
  • the solid-state imaging device of Patent Document 3 has a metal trench structure.
  • Patent Document 3 exemplifies at least one metal selected from the group consisting of tungsten, titanium, copper, aluminum, and alloys thereof, as a material for the metal trench structure.
  • the present invention provides a solid-state imaging device and a method for manufacturing a solid-state imaging device capable of further improving the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light.
  • a first form of the present invention is a solid-state imaging device including a plurality of pixels.
  • a pixel includes a light scattering portion that receives incident light and generates absorbed light including scattered light, and a photoelectric conversion portion that receives the absorbed light from the light input surface and generates a signal voltage corresponding to the received absorbed light. And prepare.
  • the light scattering section includes a plurality of metal structures arranged with a predetermined periodic length, and generates, as scattered light, diffracted light caused by plasmons corresponding to incident light.
  • a solid-state imaging device diffracts incident light by a light scattering section that includes multiple metal structures. Diffraction of light by the light scattering portion including a plurality of metal structures is caused by the plasmon phenomenon. The generation of diffracted light can be controlled by the periodic length that defines the arrangement of the multiple metal structures. Therefore, since a desired scattering angle can be obtained, it is possible to secure an optical path length determined by the wavelength of the incident light and the light absorption characteristics of the photoelectric conversion section. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • variable P may be the periodic length of the plurality of metal structures.
  • variable n may be the real part of the refractive index of the photoelectric conversion portion.
  • the wavelength of incident light may be the variable ⁇ .
  • the variable l may be 1 or 2.
  • Variable P, variable n, variable ⁇ , and variable l may satisfy equation (1).
  • the proportion of 0th-order diffracted light that travels straight in the thickness direction of the photoelectric conversion portion is reduced.
  • the proportion of the diffracted light of the order that travels obliquely with respect to the thickness direction of the photoelectric conversion portion increases.
  • the amount of diffracted light in the photoelectric conversion section can be set in a desired manner.
  • the distance that contributes to the absorption of light can also be made as desired. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • the plurality of metal structures in the solid-state imaging device of the first embodiment include a first periodic structure along a first direction and a second periodic structure along a second direction intersecting the first direction. , may be configured. According to this configuration, the aspect of incident light or the aspect of diffraction targeted by the first periodic structure can be made different from the aspect of incident light or the aspect of diffraction targeted by the second periodic structure.
  • the periodic length of the first periodic structure in the solid-state imaging device of the first embodiment may be different from the periodic length of the second periodic structure.
  • the aspect of incident light or the aspect of diffraction targeted by the first periodic structure can be made different from the aspect of incident light or the aspect of diffraction targeted by the second periodic structure.
  • the solid-state imaging device of the first form may further include a charge retention film arranged between the light scattering section and the photoelectric conversion section.
  • a high-concentration impurity layer may be provided on the light input surface of the photoelectric conversion unit in the solid-state imaging device of the first embodiment. With this configuration as well, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased. Furthermore, dark current can be suppressed.
  • the plurality of metal structures in the solid-state imaging device of the first embodiment may be made of a material selected from the group consisting of nitrides of silver, aluminum, gold, copper, and titanium. According to this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a metal structure made of a material selected from the group consisting of nitrides of silver, aluminum, gold, copper, and titanium.
  • the plurality of metal structures in the solid-state imaging device of the first embodiment are composed of a material containing silver as a main component, a material containing aluminum as a main component, a material containing gold as a main component, a material containing copper as a main component, and It may be formed of a material selected from the group consisting of materials containing titanium nitride as a main component.
  • a material containing silver as a main component a material containing aluminum as a main component, a material containing gold as a main component, a material containing copper as a main component, and a material containing titanium nitride as a main component It is possible to obtain a solid-state imaging device having a metal structure made of a material selected from the group consisting of.
  • the solid-state imaging device of the first form may further include a first partition provided between pixels adjacent to each other.
  • the first isolation wall may include a trench and a light reflector embedded in the trench.
  • the light reflecting portion may be made of a material that satisfies the formula (2) for the real part (n 2 ) of the refractive index and the imaginary part (k 2 ) of the refractive index in the wavelength range of 800 nm or more and 1100 nm or less of the incident light. good. With this configuration, it is possible to preferably reflect the diffracted light at the first isolation wall. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • the light reflecting section in the solid-state imaging device of the first embodiment may be made of a material selected from the group consisting of silver, copper, gold, platinum, and bismuth. These materials satisfy equation (2) at a wavelength of 950 nm. According to this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a light reflecting portion made of a material selected from the group consisting of silver, copper, gold, platinum, and bismuth.
  • the light reflecting portion in the solid-state imaging device of the first embodiment includes a material containing silver as a main component, a material containing copper as a main component, a material containing gold as a main component, a material containing platinum as a main component, and bismuth. It may be formed of a material selected from the group consisting of materials contained as main components. According to this configuration, the group consisting of materials containing silver as a main component, materials containing copper as a main component, materials containing gold as a main component, materials containing platinum as a main component, and materials containing bismuth as a main component It is possible to obtain a solid-state imaging device having a light reflecting section formed of a material selected from among others.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the first embodiment is 45 nm or more, and the light reflecting portion may be made of silver or a material containing silver as a main component. With this configuration, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the first embodiment may be 50 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of copper or a material containing copper as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the first embodiment may be 60 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of gold or a material containing gold as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the first embodiment may be 30 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of platinum or a material containing platinum as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the first embodiment may be 70 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of bismuth or a material containing bismuth as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the solid-state imaging device of the first form may further include a first isolation wall provided between adjacent pixels.
  • the first isolation wall may include a trench and a light reflector embedded in the trench.
  • the width of the trench may be 35 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of aluminum or a material containing aluminum as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the first isolation wall section in the solid-state imaging device of the first embodiment may further include a negative charge holding film provided between the wall surface of the trench and the light reflecting section. According to this configuration, it is possible to suppress the generation of dark current at the interface of the trench.
  • the negative charge retention film in the solid-state imaging device of the first embodiment may be made of aluminum oxide. With this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a negative charge retention film made of aluminum oxide.
  • the negative charge retention film in the solid-state imaging device of the first embodiment may be made of silicon nitride. With this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a negative charge retention film made of silicon nitride.
  • a solid-state imaging device includes a first isolation wall portion provided between pixels adjacent to each other and including a trench and a light reflection portion embedded in the trench; A second isolation wall adjacent to the isolation wall and including a trench and a light reflector embedded in the trench may further be provided.
  • the variable W PD may be the distance from the light reflecting portion of the first isolation wall to the light reflecting portion of the second isolation wall.
  • the variable P may be the periodic length of the plurality of metal structures.
  • the variable M may be the periodic number of the plurality of metal structures, that is, the number of the plurality of metal structures.
  • the width of each of the plurality of metal structures may be the variable W metal .
  • Variable W PD , variable P and variable W metal may satisfy equation (3).
  • Variable j may be 0 or a positive integer. According to this configuration, it is possible to form an interference field in which a standing wave exists between the first isolation wall and the second isolation wall. By satisfying Expression (3), the degree of interference can be strengthened. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased. ⁇ indicates the upper and lower limits of WPD .
  • the distance from the plurality of metal structures to the light reflection portion of the first partition is defined as a variable X L
  • the distance from the plurality of metal structures to the light reflection portion of the second partition is set as a variable XL.
  • the variable X.sub.L and the variable X.sub.R may be equal to each other. This configuration can also increase the degree of interference. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • a solid-state imaging device includes a first isolation wall portion provided between pixels adjacent to each other and including a trench and a light reflection portion embedded in the trench; A second isolation wall adjacent to the isolation wall and including a trench and a light reflector embedded in the trench may further be provided.
  • the variable W PD may be the distance from the light reflecting portion of the first isolation wall to the light reflecting portion of the second isolation wall.
  • the variable P may be the periodic length of the plurality of metal structures.
  • the variable M may be the periodic number of the plurality of metal structures, that is, the number of the plurality of metal structures.
  • Variable W PD , variable P and variable M may satisfy equation (4).
  • Variable j may be 0 or a positive integer.
  • an interference field in which a standing wave exists between the first isolation wall and the second isolation wall can be formed.
  • the degree of interference can be strengthened.
  • the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • a solid-state imaging device includes a plurality of pixels and first isolation wall portions provided between adjacent pixels.
  • the pixel includes a photoelectric converter that receives absorbed light from the light input surface and generates a signal voltage corresponding to the received absorbed light.
  • the first isolation wall portion includes a trench and a light reflecting portion embedded in the trench.
  • the light reflecting portion is made of a material that satisfies the formula (5) for the real part (n 2 ) of the refractive index and the imaginary part (k 2 ) of the refractive index in the wavelength range of 800 nm or more and 1100 nm or less of the incident light incident on the pixel. It is formed. With this configuration, it is possible to preferably reflect the diffracted light at the first isolation wall. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • the light reflecting section in the solid-state imaging device of the second embodiment may be made of a material selected from the group consisting of silver, copper, gold, platinum, and bismuth. According to this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a light reflecting portion made of a material selected from the group consisting of silver, copper, gold, platinum, and bismuth.
  • the light reflecting portion in the solid-state imaging device of the second embodiment includes a material containing silver as a main component, a material containing copper as a main component, a material containing gold as a main component, a material containing platinum as a main component, and bismuth. It may be formed of a material selected from the group consisting of materials contained as main components. According to this configuration, the group consisting of materials containing silver as a main component, materials containing copper as a main component, materials containing gold as a main component, materials containing platinum as a main component, and materials containing bismuth as a main component It is possible to obtain a solid-state imaging device having a light reflecting section formed of a material selected from among others.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the second embodiment may be 45 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of silver or a material containing silver as a main component. With this configuration, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the second embodiment may be 50 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of copper or a material containing copper as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the second embodiment may be 60 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of gold or a material containing gold as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the second embodiment may be 30 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of platinum or a material containing platinum as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the width of the trench in the solid-state imaging device of the second embodiment may be 70 nm or more.
  • the light reflecting portion may be made of bismuth or a material containing bismuth as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • the first isolation wall section in the solid-state imaging device of the second embodiment may further include a negative charge holding film provided between the wall surface of the trench and the light reflecting section. According to this configuration, it is possible to suppress the generation of dark current at the interface of the trench.
  • the negative charge retention film in the solid-state imaging device of the second embodiment may be made of aluminum oxide. With this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a negative charge retention film made of aluminum oxide.
  • the negative charge retention film in the solid-state imaging device of the second embodiment may be made of silicon nitride. With this configuration, it is possible to obtain a solid-state imaging device having a negative charge retention film made of silicon nitride.
  • a solid-state imaging device includes a light scattering portion that receives incident light and generates absorbed light including scattered light, and a second partition adjacent to the first partition with a photoelectric conversion portion interposed therebetween. , may be further provided.
  • the light scattering section may include a plurality of metal structures arranged with a predetermined periodic length.
  • the variable W PD may be the distance from the light reflecting portion of the first isolation wall to the light reflecting portion of the second isolation wall.
  • the variable P may be the periodic length of the plurality of metal structures.
  • the variable M may be the periodic number of the plurality of metal structures, that is, the number of the plurality of metal structures.
  • the width of each of the multiple metal structures may be the variable W metal .
  • Variable W PD variable P and variable W metal may satisfy equation (6).
  • Variable j may be 0 or a positive integer. According to this configuration, it is possible to form an interference field in which a standing wave exists between the first isolation wall and the second isolation wall. By satisfying the formula (6), the degree of interference can be strengthened. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • the distance from the plurality of metal structures to the light reflection portion of the first partition is defined as a variable X L
  • the distance from the plurality of metal structures to the light reflection portion of the second partition is set as a variable XL.
  • the variable X.sub.L and the variable X.sub.R may be equal to each other. This configuration can also increase the degree of interference. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • a solid-state imaging device includes a light scattering portion that receives incident light and generates absorbed light including scattered light, and a second partition adjacent to the first partition with a photoelectric conversion portion interposed therebetween. , may be further provided.
  • the light scattering section may include a plurality of metal structures arranged with a predetermined periodic length.
  • the variable W PD may be the distance from the first partition wall to the second partition wall.
  • the variable P may be the periodic length of the plurality of metal structures.
  • the variable M may be the periodic number of the plurality of metal structures, that is, the number of the plurality of metal structures.
  • Variable W PD , variable P and variable M may satisfy equation (7).
  • Variable j may be 0 or a positive integer.
  • a solid-state imaging device includes a light scattering portion that receives incident light and generates absorbed light including scattered light, and a second partition adjacent to the first partition with a photoelectric conversion portion interposed therebetween. , may be further provided.
  • the variable W PD may be the distance from the light reflecting portion of the first isolation wall to the light reflecting portion of the second isolation wall.
  • the real part of the refractive index of the photoelectric conversion portion may be used as the variable nSi .
  • the wavenumber of the incident light may be the variable k0 .
  • the variable ⁇ d may be the angle of diffraction of the incident light caused by the light scattering portion.
  • Variable m may be a natural number.
  • Variable W PD , variable n Si , variable k 0 , variable ⁇ d , and variable m may satisfy equation (8).
  • an interference field in which a standing wave exists between the first isolation wall and the second isolation wall can be formed.
  • the degree of interference can be strengthened.
  • the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • a solid-state imaging device includes a plurality of pixels and first isolation wall portions provided between adjacent pixels.
  • the pixel includes a photoelectric converter that receives absorbed light from the light input surface and generates a signal voltage corresponding to the received absorbed light.
  • the first isolation wall portion includes a trench and a light reflecting portion embedded in the trench. The width of the trench is 35 nm or more.
  • the light reflecting portion is made of aluminum or a material containing aluminum as a main component. With this configuration as well, it is possible to obtain the first isolation wall portion that can appropriately reflect the diffracted light.
  • a solid-state imaging device includes a light scattering section that receives incident light and generates absorbed light including scattered light, and a second separation wall that is adjacent to the first separation wall with a photoelectric conversion section interposed therebetween. and may further comprise.
  • the light scattering section may include a plurality of metal structures arranged with a predetermined periodic length.
  • the variable W PD may be the distance from the light reflecting portion of the first isolation wall to the light reflecting portion of the second isolation wall.
  • the variable P may be the periodic length of the plurality of metal structures.
  • the variable M may be the periodic number of the plurality of metal structures, that is, the number of the plurality of metal structures.
  • the width of each of the multiple metal structures may be the variable W metal .
  • Variable W PD variable P and variable W metal may satisfy equation (9).
  • Variable j may be 0 or a positive integer. With this configuration as well, an interference field in which a standing wave exists between the first isolation wall and the second isolation wall can be formed. By satisfying the formula (9), the degree of interference can be strengthened. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • a solid-state imaging device includes a light scattering section that receives incident light and generates absorbed light including scattered light, and a second separation wall that is adjacent to the first separation wall with a photoelectric conversion section interposed therebetween. and may further comprise.
  • the variable W PD may be the distance from the light reflecting portion of the first isolation wall to the light reflecting portion of the second isolation wall.
  • the real part of the refractive index of the photoelectric conversion portion may be used as the variable nSi .
  • the wavenumber of the incident light may be the variable k0 .
  • the variable ⁇ d may be the angle of diffraction of the incident light caused by the light scattering portion.
  • Variable m may be a natural number.
  • Variable W PD , variable n Si , variable k 0 , variable ⁇ d , and variable m may satisfy equation (10). With this configuration as well, an interference field in which a standing wave exists between the first isolation wall and the second isolation wall can be formed. By satisfying equation (10), the degree of interference can be strengthened. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • a fourth aspect of the present invention is a solid-state imaging device having a plurality of pixels and first isolation wall portions provided between pixels adjacent to each other and including trenches and light reflecting portions embedded in the trenches.
  • manufacturing method A method of manufacturing a solid-state imaging device includes a step of forming a trench and a step of forming a light reflecting portion in the trench. In the step of forming the light reflecting portion, the real part (n 2 ) of the refractive index and the imaginary part (k 2 ) of the refractive index in the wavelength range of incident light from 800 nm to 1100 nm satisfy the formula (11). is provided in the trench by atomic layer deposition.
  • the manufacturing method of the solid-state imaging device it is possible to form the first isolation wall portion that suitably reflects the diffracted light. As a result, it is possible to manufacture a solid-state imaging device that further enhances the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light.
  • the light reflecting portion may be formed by an atomic layer deposition method using a raw material gas containing silver.
  • the source gas containing silver may be triethylphosphine (6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-2,2-dimethyl-3,5-octanedionate) silver (I) .
  • a light reflecting portion made of silver can be formed.
  • the light reflecting portion in the step of forming the light reflecting portion, may be formed by atomic layer deposition using a raw material gas containing copper.
  • the source gas containing copper is bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)copper(II) or bis(6,6,7,7,8,8,8- Heptafluoro-2,2-dimethyl-3,5-octanedionato)copper(II). According to this method, a light reflecting portion made of copper can be formed.
  • the light reflecting portion in the step of forming the light reflecting portion, may be formed by an atomic layer deposition method using a raw material gas containing gold.
  • the source gas containing gold may be trimethyl(trimethylphosphine) gold(III). According to this method, a light reflecting portion made of gold can be formed.
  • the light reflecting portion in the step of forming the light reflecting portion, may be formed by an atomic layer deposition method using a raw material gas containing aluminum.
  • the source gas containing aluminum may be trimethylaluminum, tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)aluminum, or triethylaluminum. According to this method, the light reflecting portion made of aluminum can be formed.
  • the light reflecting portion in the step of forming the light reflecting portion, may be formed by an atomic layer deposition method using a raw material gas containing bismuth.
  • Source gases containing bismuth include triphenylbismuth, tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato)bismuth, bis(acetate-O)triphenylbismuth, tris(2-methoxyphenyl ) a material selected from the group consisting of bismuthine, tri(tert-butyloxy)bismuth, tris(1,1,2-trimethylpropyloxy)bismuth, and tris(1,1-diisopropyl-2-methylpropyloxy)bismuth There may be. According to this method, a light reflecting portion made of bismuth can be formed.
  • the light reflecting portion in the step of forming the light reflecting portion, may be formed by an atomic layer deposition method using a raw material gas containing platinum.
  • the source gas containing platinum may be (trimethyl)methylcyclopentadienylplatinum(IV). According to this method, a light reflecting portion made of platinum can be formed.
  • the photoelectric conversion unit included in the solid-state imaging device may include a photoelectric conversion main surface including the light input surface and a photoelectric conversion rear surface opposite to the photoelectric conversion main surface.
  • a light direction changing portion that changes the traveling direction of the light to be absorbed may be provided on the back surface of the photoelectric conversion.
  • the angle of the absorbed light with respect to the reference axis after the traveling direction is changed differs from the angle of the absorbed light with respect to the reference axis before the traveling direction is changed. , the traveling direction of the absorbed light may be changed.
  • a solid-state imaging device includes a plurality of pixels each including a photoelectric conversion portion for generating a signal voltage corresponding to absorbed light, a trench, and a light reflection portion embedded in the trench. isolation walls provided between matching pixels.
  • the photoelectric conversion section includes a photoelectric conversion main surface including a light input surface that receives incident light, and a photoelectric conversion rear surface opposite to the photoelectric conversion main surface.
  • a light direction changing portion is provided on the back surface of the photoelectric conversion. In the light direction changing part, the angle of the absorbed light with respect to the reference axis after the traveling direction is changed differs from the angle of the absorbed light with respect to the reference axis before the traveling direction is changed. , the traveling direction of the absorbed light is changed.
  • the normal to the light input surface of the light to be absorbed after the traveling direction is changed is taken as a reference axis
  • the angle with respect to the reference axis is the absorbed light before the traveling direction is changed.
  • the angle here is the absolute value of the angle with respect to the reference axis.
  • the light direction changing section may be inclined with respect to a reference axis based on the normal line, and may reflect the received light.
  • the wiring portion may be in contact with the back surface of the photoelectric conversion.
  • the light direction changing section may include a reflecting section provided in the wiring section.
  • the light direction changing unit may include at least one light direction changing body that protrudes with respect to the photoelectric conversion back surface or is recessed with respect to the photoelectric conversion back surface.
  • the height of the light direction changer protruding from the photoelectric conversion back surface or the depth of the light direction changer recessed from the photoelectric conversion back surface is absorbed based on the refractive index of the photoelectric conversion part. Corresponds to the wavelength of light.
  • the height of the light direction changer with respect to the back surface of the photoelectric conversion may be larger than 1/10 of the wavelength of the absorbed light based on the refractive index of the photoelectric conversion section.
  • the height of the light direction changer with respect to the back surface of the photoelectric conversion may be smaller than five times the wavelength of the absorbed light based on the refractive index of the photoelectric conversion section.
  • the light direction changer may include a plane surface.
  • the cross-sectional shape of the light direction changer may include a rectangular portion.
  • the shape of the light direction changing body may be a rectangular parallelepiped made up of plane surfaces.
  • the cross-sectional shape of the light direction changer may be triangular.
  • the shape of the light direction changing body may be a quadrangular pyramid formed by plane surfaces.
  • the shape of the light direction changing body may be a triangular prism composed of plane surfaces.
  • the light direction changer may include a curved surface.
  • the cross-sectional shape of the light direction changer may include an elliptical portion.
  • the shape of the light direction changing body may be a rotating body obtained by rotating a cross section including an elliptical portion around an axis.
  • the shape of the light direction changing body may be a sweep body in which a cross section including an elliptical portion is extended along the axis.
  • the light direction changing unit includes a plurality of light direction changing bodies arranged along a first direction and arranged along a second direction intersecting the first direction. By doing so, it may be configured in a lattice shape in a plan view.
  • the light direction changer has a plurality of light direction changers extending along the first direction and arranged along a second direction intersecting the first direction, so that when viewed from above, It may also be configured in stripes.
  • the photoelectric conversion unit of the solid-state imaging device is a first photoelectric conversion interface including the light input surface and an interface different from the first photoelectric conversion interface, and changes the traveling direction of the absorbed light received from the light input surface. and a second photoelectric conversion interface.
  • the absorbed light may travel from the light input surface into the photoelectric converter at a first angle.
  • the absorbed light whose traveling direction is changed at the second photoelectric conversion interface may enter the light input surface at a second angle.
  • the second photoelectric conversion interface may change the traveling direction of the absorbed light such that the second angle is different from the first angle.
  • the second photoelectric conversion interface may be a boundary surface with a wiring portion provided on the photoelectric conversion rear surface on the side opposite to the first photoelectric conversion interface.
  • the second photoelectric conversion interface may be a boundary surface with a trench provided to intersect with the first photoelectric conversion interface.
  • a solid-state imaging device capable of further improving the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light and a method for manufacturing the solid-state imaging device are provided.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a solid-state imaging device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing the electrical configuration of a pixel.
  • FIG. 3 is an illustration of the control signals provided to the pixels.
  • FIG. 4 is a diagram showing the structure of a pixel.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the light input surface (S1), which is part of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the functions of the light scattering section and DTI.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the function of DTI.
  • FIG. 8 is a graph showing reflectance when light is vertically incident from the first member to the second member.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing how light is attenuated each time it is reflected by a DTI.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the number of reflections and effective magnification.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between reflectance and effective magnification when the number of reflections is infinite.
  • FIG. 12 is a table summarizing the refractive indices of various materials.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between the real part of the refractive index and the imaginary part of the refractive index of the embedding material.
  • FIG. 14 is a table summarizing the complex refractive index of various materials, the reference source, the reflectance relative to silicon, the real part of the dielectric constant, and the imaginary part of the dielectric constant.
  • FIG. 15(a) is a schematic diagram of an analysis model for examination.
  • FIG. 15(a) is a schematic diagram of an analysis model for examination.
  • FIG. 15(b) is a graph showing the relationship between film thickness and reflectance.
  • FIG. 15(c) is a graph showing the relationship between film thickness and transmittance.
  • FIG. 16 is a diagram showing various parameters used for calculation to obtain the optimum width.
  • 17(a), 17(b), 17(c) and 17(d) are diagrams showing main steps of a method for manufacturing a solid-state imaging device.
  • FIG. 18 is a diagram showing a light scattering section included in a solid-state imaging device according to a modification.
  • FIG. 19 is a diagram showing a solid-state imaging device having a negative charge retention film.
  • FIG. 20(a) is a diagram showing a pyramidal light scattering portion.
  • FIG. 20(b) is a diagram showing a randomly uneven light scattering portion.
  • FIG. 21(a) is a diagram showing the model used in the first study.
  • FIG. 21(b) is a graph showing the results of the first study.
  • Figures 22(a), 22(b), 22(c) and 22(d) schematically show the conditions used in the second study.
  • Figures 23(a), 23(b), 23(c) and 23(d) schematically show the conditions used in the second study.
  • FIG. 24(a) is a diagram schematically showing the conditions used in the second study.
  • FIG. 24(b) is a graph showing the second study result.
  • FIG. 25(a) is a contour diagram showing the result of a diffraction mode simulation using plasmons in a solid-state imaging device without DTI.
  • FIG. 25(a) is a contour diagram showing the result of a diffraction mode simulation using plasmons in a solid-state imaging device without DTI.
  • FIG. 25(b) is a pie chart showing simulation results of a diffraction mode using plasmons in a solid-state imaging device without DTI.
  • FIG. 26(a) is a contour diagram showing the result of a diffraction mode simulation using plasmons in a solid-state imaging device with DTI.
  • FIG. 26B is a pie chart showing simulation results of a diffraction mode using plasmons in a solid-state imaging device with DTI.
  • FIG. 27 is a graph showing the relationship between silicon thickness and integrated absorption.
  • FIG. 28 is a graph showing the optical properties of silicon.
  • FIG. 29 is a graph showing attenuation of light intensity.
  • FIG. 30(a) is a contour diagram showing the electric field intensity distribution, which is the result of the fifth study.
  • FIG. 30(a) is a contour diagram showing the electric field intensity distribution, which is the result of the fifth study.
  • FIG. 30(b) is a table summarizing the results of the fifth, sixth, seventh, and eighth examinations.
  • FIG. 31 is a diagram simply showing the analysis model used in the fifth study.
  • FIG. 32(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device of the second embodiment.
  • FIG. 32(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 33 is a diagram schematically showing how light travels inside the photoelectric conversion layer of the solid - state imaging device 11 of the second embodiment.
  • FIG. 34 is a contour diagram showing the electric field intensity distribution, which is the result of the sixth study.
  • FIG. 35A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to Modification 1 of the second embodiment.
  • FIG. 35B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 36A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 2 of the second embodiment.
  • FIG. 36B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 37A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 3 of the second embodiment.
  • FIG. 37(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 38A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 4 of the second embodiment.
  • FIG. 38B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 39A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 5 of the second embodiment.
  • FIG. 39(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 40A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 6 of the second embodiment.
  • FIG. 40(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer included in the solid-state imaging device.
  • FIG. 40A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 4 of the second embodiment.
  • FIG. 40B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photo
  • FIG. 41A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 7 of the second embodiment.
  • FIG. 41(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer included in the solid-state imaging device.
  • FIG. 42(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device of the third embodiment.
  • FIG. 42(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 43 is a diagram schematically showing how light travels inside the photoelectric conversion layer 409 of the solid-state imaging device 19 of the third embodiment.
  • FIG. 44A is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device of Modification 1 of the third embodiment.
  • FIG. 44A is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device of Modification 1 of the third embodiment.
  • FIG. 44(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 45A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 2 of the third embodiment.
  • FIG. 45(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 46A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 3 of the third embodiment.
  • FIG. 46B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 47A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 4 of the third embodiment.
  • FIG. 47B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer included in the solid-state imaging device.
  • FIG. 48A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 5 of the third embodiment.
  • FIG. 48B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 49A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 6 of the third embodiment.
  • FIG. 49B is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 50(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 7 of the third embodiment.
  • FIG. 50(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 51(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 8 of the third embodiment.
  • FIG. 51(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 52(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to Modification 9 of the third embodiment.
  • FIG. 52(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 51(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 8 of the third embodiment.
  • FIG. 51(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 52(a) is a
  • FIG. 53(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 10 of the third embodiment.
  • FIG. 53(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 54(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 11 of the third embodiment.
  • FIG. 54(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 55(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 12 of the third embodiment.
  • FIG. 55(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 56(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 13 of the third embodiment.
  • FIG. 56(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 57A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 14 of the third embodiment.
  • FIG. 57(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 58A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 15 of the third embodiment.
  • FIG. 58(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 59(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 16 of the third embodiment.
  • FIG. 59(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 60A is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 17 of the third embodiment.
  • FIG. 60(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 61(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 18 of the third embodiment.
  • FIG. 61(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 62(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 19 of the third embodiment.
  • FIG. 62(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer included in the solid-state imaging device.
  • FIG. 63(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 20 of the third embodiment.
  • FIG. 63(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 64(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 21 of the third embodiment.
  • FIG. 64(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer included in the solid-state imaging device.
  • FIG. 65(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 22 of the third embodiment.
  • FIG. 65(b) is a perspective view showing the photoelectric conversion layer wiring layer side interface 4 provided in the solid-state imaging device.
  • FIG. 66(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device according to modification 23 of the third embodiment.
  • FIG. 66(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface of the photoelectric conversion layer provided in the solid-state imaging device.
  • 67(a), 67(b), 67(c), and 67(d) are cross-sectional views showing further modifications of the solid-state imaging device according to the second embodiment and modifications of the second embodiment. be.
  • FIG. 70(a) is a cross-sectional view showing a further modification of the solid-state imaging device of the third embodiment.
  • FIG. 70(b) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device of the fourth embodiment.
  • the following description relates to increasing the sensitivity of a CMOS image sensor in which a photodiode or each pixel has a photodiode.
  • the following description relates to increased sensitivity in the near-infrared region.
  • the solid-state imaging device 1 of this embodiment is a so-called backside illuminated image sensor.
  • the solid-state imaging device 1 may receive light from the opposite side.
  • the opposite side is the support substrate 11 side, which will be described later.
  • the solid-state imaging device 1 has a pixel section 2 , a pixel control section 3 , a signal processing section 4 , a plurality of horizontal control lines 6 and a plurality of vertical signal lines 7 .
  • the pixel section 2, the pixel control section 3, the signal processing section 4, and the like are provided on a sensor substrate 12, which will be described later.
  • the sensor substrate 12 is attached to the support substrate 11 .
  • the sensor substrate 12, which is a silicon wafer on which the pixel section 2 is formed, is thin.
  • the support substrate 11 gives the solid-state imaging device 1 mechanical strength.
  • a pixel portion 2 is provided in a portion corresponding to the light receiving region S of the sensor substrate 12 .
  • the pixel section 2 has a plurality of pixels 8 arranged two-dimensionally.
  • the pixels 8 output signal voltages corresponding to incident light to the vertical signal lines 7 .
  • the pixel controller 3 is connected to each pixel 8 via horizontal control lines 6 .
  • the pixel control section 3 outputs a control signal ⁇ for controlling the operation of the pixel 8 .
  • the signal processing unit 4 is connected to each pixel 8 via vertical signal lines 7 .
  • the signal processing unit 4 receives the signal voltage ⁇ output by the pixel 8 .
  • a signal processing unit 4 generates an image signal from the signal voltage ⁇ output from the pixel 8 .
  • FIG. 2 is a diagram showing the electrical configuration of the pixel 8.
  • the pixel 8 is a so-called 4-transistor CMOS image sensor.
  • the pixel 8 of this embodiment is of the N-channel type.
  • a signal of the pixel 8 is carried by signal electrons.
  • the pixel 8 may be of the P-channel type.
  • the pixel 8 has a photodiode PD, a floating diffusion layer FD, a transfer gate TG, a reset transistor RG, a source follower transistor SF, and a select transistor SEL.
  • the photodiode PD is of PN junction type.
  • the photodiode PD generates signal electrons as carriers.
  • the photodiode PD accumulates the generated signal electrons.
  • the transfer gate TG, reset transistor RG, source follower transistor SF, and select transistor SEL are each field effect transistors.
  • the source of the transfer gate TG is connected to the photodiode PD.
  • a drain of the transfer gate TG is connected to the floating diffusion layer FD.
  • a gate of the transfer gate TG is connected to the horizontal control line 6 .
  • Transfer gate TG receives control signal ⁇ 1 from horizontal control line 6 .
  • the transfer gate TG controls transfer of signal electrons from the photodiode PD to the floating diffusion layer FD based on the control signal ⁇ 1.
  • the floating diffusion layer FD is connected to the drain of the transfer gate TG. That is, the floating diffusion layer FD is connected to the photodiode PD via the transfer gate TG.
  • the floating diffusion layer FD converts signal electrons into signal voltage.
  • the floating diffusion layer FD is connected to the source of the reset transistor RG.
  • the floating diffusion layer FD is also connected to the gate of the source follower transistor SF.
  • the source of the reset transistor RG is connected to the floating diffusion layer FD.
  • the drain of reset transistor RG is connected to the reset drain.
  • a gate of the reset transistor RG is connected to the horizontal control line 6 .
  • Reset transistor RG receives control signal ⁇ 2 from horizontal control line 6 .
  • the reset transistor RG resets the potential of the floating diffusion layer FD based on the control signal ⁇ 2.
  • the source of the source follower transistor SF is connected to the selection transistor SEL.
  • the drain of the source follower transistor SF is connected to the analog power supply.
  • a gate of the source follower transistor SF is connected to the horizontal control line 6 .
  • the source follower transistor SF outputs a signal voltage corresponding to the voltage input to the gate of the select transistor SEL.
  • the source of the selection transistor SEL is connected to the vertical signal line 7.
  • the drain of the select transistor SEL is connected to the source of the source follower transistor SF.
  • a gate of the select transistor SEL is connected to the horizontal control line 6 .
  • the select transistor SEL outputs a signal voltage ⁇ to the vertical signal line 7 based on the control signal ⁇ 3.
  • FIG. 3 is a diagram showing control signals ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, RS, and SS output by the pixel control section 3.
  • FIG. FIG. 3 shows timings of the control signals ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3, RS, and SS during the readout period of the n-th row.
  • “(H)” indicates that the signal is high (High), that is, on.
  • “(L)” indicates that the signal is low (Low), that is, off.
  • the pixel control unit 3 outputs a control signal ⁇ 3 (H). As a result, the row receiving the control signal ⁇ 3 is selected. Subsequently, the pixel control section 3 outputs the control signal ⁇ 2 (H) for a predetermined period. As a result, a reset drain voltage is output to the floating diffusion layer FD. Subsequently, the pixel control section 3 outputs the control signal RS(H) for a predetermined period. As a result, the reset level is sampled. Next, the pixel control section 3 outputs the control signal ⁇ 1 (H) for a predetermined period. As a result, signal electrons are transferred from the photodiode PD to the floating diffusion layer FD.
  • the pixel control section 3 outputs the control signal SS(H) for a predetermined period.
  • the signal level caused by the signal electrons stored in the floating diffusion layer FD is sampled at the timing of the control signal SS(H).
  • the pixel control section 3 outputs the control signal ⁇ 2 (H) again for a predetermined period.
  • a reset drain voltage is output to the floating diffusion layer FD.
  • the potential of the floating diffusion layer FD is reset.
  • the pixel control section 3 outputs a control signal ⁇ 3 (L). As a result, reading of the n-th row is completed. After that, the pixel control section 3 outputs the control signal ⁇ 3 (H) to the next n+1-th row.
  • the signal processing unit 4 creates a difference between the sampled signal level and the reset level.
  • the difference between the sampled signal level and the reset level is correlated double sampling. Correlated double sampling can reduce noise. Correlated double sampling can eliminate the offset.
  • the difference between the sampled signal level and the reset level is treated as a signal component. This signal component is converted from an analog value to a digital value. Then, the components converted into digital values are output to the outside of the solid-state imaging device 1 .
  • FIG. 4 schematically shows a cross section of the pixel portion 2.
  • FIG. The pixel section 2 is formed on the sensor substrate 12 .
  • the sensor substrate 12 has a wiring area 13 and an element area 14 .
  • the surface of the sensor substrate 12 on the side of the wiring area 13 is bonded to the support substrate 11 .
  • a color filter 16 and a microlens 17 are arranged on the pixel section 2 .
  • the color filter 16 plays a role of colorization.
  • the microlens 17 plays a role of condensing light.
  • the wiring region 13 has a plurality of wirings 18, a plurality of vias 19, and gates 21 and 21A.
  • the wiring 18 is made of copper or aluminum.
  • the vias 19 electrically connect the wirings 18 to each other.
  • Vias 19 electrically connect wiring 18 to gates 21 and 21A formed of polysilicon.
  • the wiring region 13 also has an insulating film (not shown) covering the wiring 18 and the via 19 .
  • the element region 14 has pixels 8 and DTIs 22 .
  • the pixel 8 has a photoelectric conversion section 26 and a light scattering section 27 .
  • the photoelectric conversion section 26 generates a signal voltage corresponding to the absorbed light L2 received from the light input surface 26a.
  • the light scattering portion 27 is provided on the light input surface 26 a of the photoelectric conversion portion 26 .
  • the light input surface 26a is also the principal surface of a pinning region 36, which will be described later.
  • the light scattering section 27 receives incident light L1 (see FIG. 5) and generates absorbed light L2 (see FIG. 5) that is output to the photoelectric conversion section .
  • the photoelectric conversion section 26 has a first region 29 and a second region 31 .
  • the first region 29 has a base portion 32, a charge storage portion 33a, a photodiode pinning layer 33b, and a readout portion .
  • the base portion 32 is of P type and constitutes the light input surface 26a.
  • the light to be absorbed L2 is absorbed in the base portion 32 .
  • signal electrons are generated.
  • the charge storage portion 33 a and the photodiode pinning layer 33 b are provided between the base portion 32 and the wiring region 13 . In other words, the charge storage portion 33a is provided near the surface on the wiring region 13 side.
  • the charge storage portion 33a forms a PN junction diode in cooperation with the P-type base portion 32 and the photodiode pinning layer 33b.
  • the P+ type photodiode pinning layer 33 b is provided between the charge storage section 33 a and the wiring region 13 .
  • the photodiode pinning layer 33b prevents generation of dark current from interface states on the silicon surface.
  • Photodiode pinning layer 33 b contacts channel stop region 24 .
  • the potential of the photodiode pinning layer 33 b is the same as the potential of the channel stop region 24 .
  • the readout section 34 has a threshold adjustment region 34a, N + -type regions 34b, 34c, 34d, and a P-type well 34e.
  • the threshold adjustment region 34a is in contact with the charge storage section 33a and the photodiode pinning layer 33b.
  • the threshold adjustment region 34a constitutes a transfer gate TG in cooperation with the gate 21A.
  • the N+ type region 34b is in contact with the threshold adjustment region 34a.
  • the N+ type region 34b constitutes the floating diffusion layer FD.
  • the N+ type region 34b is provided on the opposite side of the threshold adjustment region 34a from the photodiode PD. That is, the threshold adjustment region 34a is provided between the charge accumulation portion 33a and the floating diffusion layer FD.
  • the P-type well 34e is adjacent to the charge storage portion 33a. In other words, the P-type well 34e is adjacent to the charge storage section 33a via the threshold adjustment region 34a.
  • the N+ type region 34c is adjacent to the N+ type region 34b across a channel region formed by the P type well 34e.
  • the signal electrons accumulated in the charge accumulation portion 33a are read out to the N+ type region 34b through the threshold value adjustment region 34a forming the transfer gate TG.
  • the N+ type region 34b is the floating diffusion layer FD.
  • the read signal electrons are converted into voltage signals in the floating diffusion layer FD.
  • N + -type region 34d is adjacent to N + -type region 34c with a channel region formed by P-type well 34e interposed therebetween.
  • the N+ type region 34d, the N+ type region 34c and the gate 21 form a source follower transistor SF.
  • the channel stop region 24 is in contact with the N+ type region 34d.
  • a reset transistor RG and a select transistor SEL are provided.
  • the P-type well 34e includes a floating diffusion layer FD, reset transistor RG, source follower transistor SF, and select transistor SEL.
  • the P-type well 34 e prevents the inflow of signal electrons from the P-type base portion 32 .
  • the P-type well 34e controls the thresholds of the reset transistor RG, source follower transistor SF and select transistor SEL.
  • FIG. 5 is an enlarged view of area S1 in FIG. As shown in FIG. 5 , the photoelectric conversion section 26 further has a pinning region 36 formed in the second region 31 .
  • the pinning region 36 (high-concentration impurity layer) is provided on the incident side of the base portion 32 .
  • the pinning region 36 is provided on the surface of the base portion 32 opposite to the wiring region 13 side.
  • the thickness of the pinning region 36 is 3 nm or more.
  • the thickness of the pinning region 36 is 100 nm or less.
  • the pinning region 36 has a high acceptor concentration.
  • the pinning region 36 is neutralized.
  • the pinning region 36 holds holes.
  • the pinning region 36 suppresses dark current generation. Pinning region 36 will be described in more detail.
  • the region (photoelectric conversion portion) that generates signal electrons due to light absorption functions to suppress the generation of dark current contains. Therefore, between the light scattering portion 27 and the photoelectric conversion portion 26, substantially no layer or film that blocks the absorbed light L2 output from the light scattering portion 27 to the photoelectric conversion portion 26 exists.
  • the sensor will be explained as an N-channel type.
  • a signal caused by the incident light L1 is assumed to be signal electrons.
  • Pinning region 36 is P-type.
  • the pinning region 36 is of P+ type and is a pinning layer formed on the surface on the incident side.
  • the pinning region 36 has a high acceptor concentration.
  • holes with a concentration of 1 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more always exist in the vicinity of the light input surface 26a of the pinning region 36.
  • a dark current is generated due to an interface level existing on the light input surface 26 a on the incident side of the photoelectric conversion section 26 . These holes suppress the generation of this dark current.
  • the pinning region 36 satisfies at least the first condition.
  • the pinning region 36 is even better if it meets the second and third conditions.
  • the first condition is that the pinning region 36 accumulates holes in the incident-side light input surface 26a to neutralize it. According to the first condition, generation of dark current in the light input surface 26a can be suppressed. When it contains multiple bandgap levels, such as the Si/ SiO2 interface, electrons in the valence band are excited into the conductor via the bandgap levels. As a result, dark current occurs. The value of dark current is shown in equation (12) based on the Schockley-Read-Hall model.
  • Equation (12) Each parameter constituting the formula (12) is as follows.
  • U recombination rate.
  • v th Thermal velocity.
  • N t bandgap level density.
  • n electron density in the conduction band.
  • p hole density in the valence band.
  • n i intrinsic carrier density.
  • k Boltzmann constant.
  • T absolute temperature.
  • a positive recombination rate indicates recombination.
  • a negative recombination rate indicates the rate of dark current production. If the Si/ SiO2 interface is depleted, then n ,p ⁇ ni. According to this condition, Equation (13) is obtained from Equation (12).
  • E t E i , the recombination rate U dep is maximum when the Si/SiO 2 interface is depleted. Therefore, equation (14) is obtained from equation (13).
  • Equation (16) is the ratio between when the interface is depleted and when holes are accumulated.
  • n i is 1.45 ⁇ 10 10 cm ⁇ 3 .
  • the dark current is reduced by a factor of 10 ⁇ 7 .
  • the second condition is to prolong the lifetime of minority carriers. Minority carriers are electrons. In other words, the second condition is that the electrons of the generated electron-hole pairs quickly pass through the P-type photoelectric conversion portion 26 and reach the charge storage portion 33a.
  • the lifetime of minority carriers is affected by the number of crystal defects contained in the pinning region 36. Specifically, when the pinning region 36 contains fewer crystal defects, the lifetime of minority carriers is increased. Crystal defects are likely to occur when the pinning region 36 has a high impurity concentration and the high concentration region is large. This is because the size of the impurity atom is different from the size of the silicon atom.
  • the pinning region 36 is provided by ion implantation.
  • the amount of implanted ions corresponds to the integral of the impurity concentration and the impurity distribution. 3 ⁇ 10 15 cm ⁇ 2 or less is indicated as an ion implantation dose capable of suppressing the occurrence of crystal defects.
  • Ion implantation introduces impurities into silicon and at the same time brings energy into silicon. Energy introduced into silicon also contributes to crystal defects. Crystal defects can be recovered by an annealing treatment performed after ion implantation. However, crystal defects are not completely eliminated even by annealing.
  • the formation of the pinning region 36 is performed after the formation of the wiring region 13 is finished.
  • the annealing method is limited to a laser annealing method or the like. Therefore, it is necessary to reduce the occurrence of crystal defects caused by ion implantation.
  • the energy brought into silicon by ion implantation is proportional to the amount of impurities.
  • the energy brought into silicon by ion implantation is also proportional to the intensity of the energy.
  • the product of impurity amount and energy is 5 ⁇ 10 15 keV ⁇ cm ⁇ 2 or less.
  • the third condition is to allow the electrons of the electron-hole pairs generated by photoelectric conversion to quickly reach the charge storage section 33a. After passing through the P-type base portion 32, the electrons reach the charge storage portion 33a. Such behavior is caused by electron movement due to drift motion caused by a potential gradient.
  • the P-type base portion 32 is depleted.
  • the low impurity concentration portion of the pinning region 36 on the base portion 32 side is depleted.
  • a sufficient electric field is obtained in the depleted region.
  • Holes are accumulated in the vicinity of the light input surface 26a in the pinning region 36 in order to suppress dark current.
  • the vicinity of the light input surface 26a is neutralized. The difference in impurity concentration facilitates electron movement in the non-depleted regions.
  • the pinning region 36 has an impurity concentration distribution.
  • the higher the acceptor concentration the smaller the energy difference between the Fermi level and the valence band edge.
  • the concentration of the impurity that is the acceptor decreases in the direction of the base portion 32 from the surface on the incident side in the pinning region 36 . According to such an impurity concentration distribution, signal electrons quickly move to the base portion 32 due to drift even when holes are accumulated in the pinning region 36 .
  • Such an impurity concentration distribution is obtained by ion implantation. Specifically, it is obtained by setting the peak position of the impurity concentration distribution at the light input surface 26a.
  • the peak position of the impurity concentration distribution may be set in the oxide film provided on the light input surface 26a. By setting the peak position in this manner, an impurity concentration distribution is formed in which the impurity concentration monotonously decreases from the light input surface 26 a toward the base portion 32 .
  • the impurity concentration distribution can also be achieved under other conditions. Ion implantation is performed at a low energy such as 0.2 keV. As a result, the peak position in the impurity concentration distribution is about 0.5 nm. When a device having such a distribution is annealed, the peak almost disappears. As a result, an impurity concentration distribution is obtained in which the impurity concentration monotonously decreases from the surface on the incident side toward the base portion 32 .
  • the implantation energy is preferably 1 keV or less, for example.
  • a method using low-energy ion implantation does not form an oxide film. As a result, the method using low-energy ion implantation has the advantage that there is no need to remove the oxide film after ion implantation.
  • a method of forming the pinning region 36 by low-energy ion implantation will be mainly described below.
  • the inventors came up with the structure shown in FIG. 6 as a light scattering structure that sufficiently scatters light.
  • the structure shown in FIG. 6 scatters the incident light L1 by diffraction using plasmons.
  • Equation (17) shows the relationship of the variables for the light scattering structure.
  • the light scattering structure is composed of a plurality of metal structures 27a. A plurality of metal structures 27a are arranged according to a certain period.
  • the light scattering structure is a periodic structure. In the light scattering structure, it is regarded as diffracted light caused by plasmons. Diffracted light is generated by satisfying the condition that the scattering angle ⁇ d is less than 90 degrees in Equation (17).
  • Diffracted light generated by a normal diffraction phenomenon includes zero-order light that travels straight without being diffracted.
  • the diffracted light is generated into primary light and secondary light from the smaller diffraction angle (scattering angle ⁇ d ).
  • the light scattering section 27 is required to reduce the proportion of 0th order light.
  • the light scattering section 27 is required to increase the diffraction angle (scattering angle ⁇ d ) of the first-order light, which accounts for a large proportion of the diffracted light.
  • the light scattering section 27 is required to have a small reflectance.
  • the average scattering angle between the intensity-weighted primary light and the secondary light is smaller than in the case of only the primary light.
  • the period length of the metal structure may be doubled. As a result, there is an advantage that the degree of fine processing is relaxed.
  • a normal diffraction phenomenon is not suitable for use as the light scattering section 27 . This is because the normal diffraction phenomenon has a large ratio of 0th order light and a large reflectance.
  • diffracted light is generated by oscillation of an electric dipole induced in the lower part (silicon side) of the metal structure 27a.
  • the diffracted light is assumed to emanate from the center of oscillation of the electric dipole.
  • the light scattering portion 27 is a metal film formed on the surface of the pinning region 36 .
  • the light scattering portion 27 is in direct contact with the pinning region 36 .
  • the light scattering portion 27 is made of a material selected from the group consisting of nitrides of silver, aluminum, gold, copper, and titanium.
  • the light scattering portion 27 is made of a material containing silver as a main component, a material containing aluminum as a main component, a material containing gold as a main component, a material containing copper as a main component, and a material containing titanium nitride as a main component. It may be formed of a material selected from the group consisting of
  • the thickness of the light scattering portion 27 is 10 nm or more.
  • the thickness of the light scattering portion 27 is 30 nm or less.
  • the light scattering portion 27 is separated from the light scattering portion 27 of another pixel 8 adjacent to the pixel 8 .
  • This separation means that plasmons generated in one light scattering portion 27 do not move to the other adjacent light scattering portion 27 .
  • the boundaries of the pixels 8 are provided with gaps.
  • the movement of a plasmon generated in one light scattering portion 27 to the other adjacent light scattering portion 27 is also called plasmon interference. This gap can suppress plasmon interference between the pixels 8 .
  • the light scattering section 27 produces scattered light generated by plasmons.
  • the existence of the gap reduces the area of the light scattering portion 27 .
  • the solid-state imaging device 1 has a microlens 17 (see FIG. 4).
  • the microlens 17 is provided on the light scattering section 27 .
  • the microlens 17 can focus the incident light L1 on the light scattering section 27 . As a result, a decrease in sensitivity can be prevented.
  • the light scattering portion 27 may include an uneven structure.
  • the uneven structure includes a plurality of metal structures 27a (a plurality of protrusions).
  • a metal structure 27a protrudes from the light input surface 26a.
  • the light scattering section 27 may employ various structures capable of generating diffracted light generated by plasmons.
  • Light scattering portion 27 may include a periodic structure.
  • the periodic structure may be, for example, a plurality of spherical structures.
  • the periodic structure may be, for example, a plurality of columnar structures. Such structures can be classified into pattern structures and fine grain structures.
  • pattern structures include diffraction gratings, hole arrays, disk arrays, slit arrays, antenna arrays and bullseye arrays.
  • the diffraction grating may be, for example, a one-dimensional array structure on stripes.
  • the diffraction grating may be, for example, a two-dimensional array structure in the form of a square lattice.
  • the diffraction grating may be, for example, a two-dimensional arrangement structure in the form of a triangular lattice.
  • the hole array may have circular, rectangular and triangular hole shapes.
  • the disk array may be disk-shaped, rectangular, triangular, and hemispherical in disk shape.
  • the shape of the slits may be a one-dimensional structure, a cross-shaped structure and an asterisk-shaped structure.
  • Each structure of the slit array may be arranged in a square or triangular lattice.
  • Antenna arrays may be particle pair structures, rod pair structures and bowtie structures.
  • structures including openings and concentric concave-convex structures may be arranged in a square or triangular lattice.
  • Fine particles made of metal materials are exemplified as the fine particle structure.
  • Metal materials such as aluminum, silver, gold and copper may be employed.
  • Examples of the shape of fine particles include spherical nanoparticles, metal nanoshells, metal nanorods, and metal nanowires.
  • Microparticle structures make use of localized surface plasmon resonance. When spherical nanoparticles are employed as the fine particle structure, a gap mode acting between particles is applied. As a result, near-infrared resonance can be obtained.
  • the spherical nanoparticles and nanoshells may have a diameter of 10 nm or more.
  • the spherical nanoparticles and nanoshells may have a diameter of 1 ⁇ m or less.
  • the nanorods and nanowires may have a diameter of 10 nm or more.
  • the diameter of the nanorods and nanowires may be 300 nm or less.
  • the length of the nanorods and nanowires may be 50 nm or longer.
  • the length of the nanorods and nanowires may be 10 ⁇ m or less.
  • materials forming the fine particle structure include nitride nanoparticles such as TiN and high refractive index nanoparticles such as Si utilizing Mie scattering. These fine particle structures may be formed using chemical synthesis methods, sputtering methods and vacuum deposition methods. According to the vacuum deposition method, an island-shaped film having a grain structure can be formed.
  • the periodic length of the structure that uses surface plasmon resonance based on periodicity is 100 nm or more and less than or equal to the wavelength.
  • the distance between metals such as particle pairs is equal to or less than the wavelength.
  • the distance between metals is preferably 1 nm or more.
  • the distance between metals is more preferably 100 nm or less.
  • the structures may be formed by excimer laser lithography, electron beam lithography, focused ion beam processing techniques, and the like.
  • the DTI 22 is provided between the pixels 8 adjacent to each other.
  • the DTI 22 has a deep trench 22a and a light reflecting portion 22b.
  • the deep trench 22a is provided on the incident side.
  • the light reflecting portion 22b is made of a metal material embedded in the deep trench 22a.
  • the channel stop region 24 is provided on the wiring region 13 side.
  • a charge storage portion 33a, a floating diffusion layer FD, and the like are provided in a region sandwiched between the deep trenches 22a.
  • Deep trenches 22 a suppress optical crosstalk between pixels 8 .
  • the deep trench 22a suppresses crosstalk due to diffusion of signal electrons.
  • the channel stop regions 24 electrically separate the pixels 8 from each other. More specifically, the channel stop region 24 electrically separates the charge storage portion 33a and the N+ type region 34d.
  • the DTI 22 optically separates pixels 8 adjacent to each other. Therefore, DTI 22 should ideally reflect all light and not transmit all light. If the light reflectivity and light shielding properties of the DTI 22 are insufficient, the DTI 22 cannot reflect light sufficiently. As a result, some light passes through DTI 22 . Light leaking into adjacent pixels 8 causes crosstalk.
  • FIG. 8 shows calculated values of reflectance when light is vertically incident from the first member to the second member.
  • the first member is made of silicon.
  • the second member is silver (Ag: graph G8a), copper (Cu: graph G8b), aluminum (Al: graph G8c), silicon oxide (SiO 2 : graph G8d), or tungsten (W: graph G8e).
  • the horizontal axis indicates the wavelength of light in vacuum.
  • the vertical axis indicates reflectance.
  • the wavelength of light used in the ToF method is 850 nm or 940 nm.
  • Conventional image sensors are constructed from silicon oxide (graph G8d) or tungsten (graph G8e). In that case, the reflectance was found to be 20% or less.
  • the light In order to improve the sensitivity, it is necessary for the light to pass through the P-type substrate multiple times. Light passing through the P-type substrate enters the DTI 22 . The incident light is reflected by DTI 22 . Light passes through the P-type substrate again. By repeating the passage through the P-type substrate and the reflection of the DTI 22, the optical path length L contributing to the absorption of light is extended. As the number of reflections in the DTI 22 increases, the optical path length L is extended further. In order to increase the number of reflections on the DTI 22, it is important to increase the reflectance R of the DTI 22. FIG.
  • Equation (18) shows that the optical path length L is proportional to the number of reflections k.
  • ⁇ d scattering angle.
  • W PD (nm) Distance from light reflecting portion 22b of first DTI 22 to light reflecting portion 22b of second DTI 22 (distance between trenches, width of P-type substrate).
  • W 0 (nm) the distance between the incident position and the first reflecting DTI 22 .
  • k (times) number of reflections.
  • FIG. 9 schematically shows how light is attenuated each time it is reflected with the reflectance R.
  • ⁇ d scattering angle.
  • W PD (nm) Distance from light reflecting portion 22b of first DTI 22 to light reflecting portion 22b of second DTI 22 (distance between trenches, width of P-type substrate).
  • W 0 (nm) the distance between the incident position and the first reflecting DTI 22 .
  • k (times) number of reflections.
  • Equation (19) the second factor of the second term on the right side is called effective magnification EM.
  • the relationship between the number of reflections k and the effective magnification EM was confirmed.
  • the results of the study are shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the relationship between the number of reflections k and the effective magnification EM.
  • the horizontal axis indicates the number of reflections.
  • the vertical axis indicates the effective magnification EM.
  • FIG. 10 shows the effective magnification EM when the number of reflections k is 1 to 14 times.
  • the correspondence between each of the graphs G10a to G10j and the effective magnification EM is as follows.
  • Graph G10a: EM 1.0.
  • the horizontal axis indicates the reflectance R.
  • the vertical axis indicates the effective magnification EM. Referring to the graph G11, it can be seen that the effective magnification EM stays at a small value when the reflectance R is small despite infinite reflections. It can be seen that the effective magnification EM sharply increases when the reflectance R exceeds 0.8. According to the results shown in FIG. 11, it was found that the reflectance R of the DTI 22 should preferably be 0.8 or more.
  • Reflectance R is the reflectance R of incident light from silicon to the buried material that makes up the DTI 22 .
  • a configuration for realizing a desired reflectance R was studied based on the complex refractive index of the embedding material. Normal incidence is assumed for simplicity. As a result, the reflectance R is given by equation (20).
  • N1 refractive index of silicon.
  • n1 the real part of the refractive index of silicon.
  • k1 Imaginary part of the refractive index of silicon.
  • N2 Refractive index of the embedding material (light reflecting portion 22b).
  • n2 the real part of the refractive index of the embedding material (light reflecting portion 22b).
  • k2 Imaginary part of the refractive index of the embedding material (light reflecting portion 22b).
  • FIG. 13 shows the relational expression as a graph G13. The horizontal axis indicates the real part n2. The vertical axis indicates the imaginary part k2.
  • a diamond-shaped marker M13a corresponds to a wavelength of 800 nm.
  • the cross-shaped marker M13b corresponds to a wavelength of 1100 nm. Markers M13a and M13b substantially overlap each other. Also, values from a wavelength of 800 nm to a wavelength of 1100 nm show substantially the same tendency.
  • the markers M13a and M13b substantially overlap each other.
  • the reflectance is 0.8 or less in the upper left area A13 with respect to the markers M13a and M13b.
  • a graph G13 is a linear approximation of the markers M13a and M13b. Using the graph G13, the condition for the reflectance R to be 0.8 or more is expressed by Equation (21).
  • the reflectance R of silver and copper is high in the near-infrared region with a wavelength of 800 nm or more.
  • Silver and copper are suitable materials for filling the DTI 22 in the near-infrared region with a wavelength of 800 nm or longer.
  • silver and copper satisfy the formula (21).
  • Silver or copper is most preferred as the material from which the DTI 22 is constructed.
  • Gold, platinum and bismuth also satisfy equation (21). Therefore, gold, platinum, and bismuth are also preferred as the material that constitutes the DTI 22 .
  • FIG. 14 is a list summarizing the complex refractive index of various materials, the reference source, the reflectance R in relation to silicon, the real part of the dielectric constant, and the imaginary part of the dielectric constant. These values are for a wavelength of 940 nm.
  • Materials having a reflectance R of 0.8 or more are silver, copper, lithium, gold, and bismuth when the reflectance R is used as a reference. Among these, silver, copper, gold and bismuth are preferred from the standpoint of material stability.
  • FIG. 15(a) is a schematic diagram of an analysis model for examination.
  • FIG. 15(b) shows the relationship between film thickness and reflectance R.
  • FIG. The horizontal axis indicates film thickness.
  • the vertical axis indicates the reflectance R.
  • the relationship between each graph and the embedding material is as follows. Silver: Graph G15a. Copper: Graph G15b. Aluminum: Graph G15c. Silicon oxide: graph G15d. Tungsten: Graph G15e.
  • the thickness of the embedded material has the same meaning as the groove width of the DTI 22 .
  • Crosstalk is approximately correlated to transmittance. If the crosstalk that can withstand normal practical use is set to 5% or less, the transmittance is set to 5% or less.
  • the thickness of the embedding material should be at least the following values. Silver: Film thickness 45 nm. Copper: Film thickness 50 nm. Aluminum: Film thickness 35 nm.
  • FIG. 15(c) shows the relationship between film thickness and transmittance.
  • the horizontal axis indicates film thickness.
  • the vertical axis indicates transmittance.
  • the relationship between each graph and the embedding material is as follows.
  • graphs G15a to G15e in FIG. 15(b) it was found that the reflectance of aluminum (graph G15c) was not as high as that of silver (graph G15a) and copper (graph G15b).
  • graph G15j in FIG. 15(c) it was found that aluminum has an excellent characteristic of low transmittance.
  • the width of the DTI 22" referred to in this specification may be read as the width of the deep trench 22a.
  • the “width of the DTI 22" may be read as the width of the light reflecting portion 22b.
  • the width of DTI 22 is 45 nm or more.
  • the width of the DTI 22 is 50 nm or more.
  • the width of the DTI 22 is 60 nm or more.
  • the width of the DTI 22 is 30 nm or more.
  • the width of the DTI 22 is 70 nm or more.
  • the width of the DTI 22 is 35 nm or more.
  • the DTI 22 may also have a negative charge retention film to prevent dark current from the trench interface.
  • Aluminum oxide may be used as the negative charge retention film.
  • Silicon nitride may be used as the negative charge retention film.
  • the effects of negative charge retention films on reflectance and transmittance were investigated.
  • FIGS. 15(b) and 15(c) the dashed line graphs show the results when the negative charge retention film is present.
  • An alumina layer having a film thickness of 5 nm provided between silicon and metal was set as a negative charge retention film.
  • the transmittance was the same. Specifically, it was found that the negative charge retention film does not significantly affect the relationship between film thickness and transmittance.
  • the inventors also studied the DTI22 from another point of view. In the discussion of DTI 22 above, attention has been paid to the materials that compose DTI 22 . The inventors have also paid attention to the spacing WPD of DTIs 22 adjacent to each other. Specifically, the light diffracted by the metal plasmon structure is repeatedly reflected by the DTI 22 . As a result, the diffracted light forms an interference field as standing waves. The interval W PD from the first DTI 22 (first isolation wall) to the second DTI 22 (second isolation wall) satisfies the condition of constructive interference in standing waves. The efficiency of light absorption can be maximized by setting the spacing WPD to satisfy the interference constructive condition.
  • the spacing W PD from the first DTI 22 to the second DTI 22 is defined.
  • the interval W PD from the first DTI 22 to the second DTI 22 is the width of the photoelectric conversion section 26 sandwiched between the first DTI 22 and the second DTI 22 .
  • the interval W PD is defined by equation (22).
  • W PD the distance from the light reflecting portion 22b of the first DTI 22 to the light reflecting portion 22b of the second DTI 22;
  • P Periodic length of the plurality of metal structures 27a.
  • W metal Width of metal structure 27a.
  • M the number of metal structures 27a, ie, the number of cycles of the metal structures 27a. j: 0 or positive integer.
  • Variable X L and variable X R satisfy equation (23).
  • X L the distance from the metal structure 27a to the first DTI 22
  • X R the distance from the metal structure 27a to the second DTI 22;
  • the spacing W PD may be defined by equation (24).
  • W PD the distance from the light reflecting portion 22b of the first DTI 22 to the light reflecting portion 22b of the second DTI 22;
  • P Periodic length of the plurality of metal structures 27a.
  • M Periodic number of the plurality of metal structures 27a, that is, the number of metal structures.
  • j 0 or a positive integer.
  • interval WPD holds true when the light scattering portion 27 has a periodic structure.
  • the discussion of the interval W PD when the light scattering portion 27 has an aperiodic structure in which the periodic length P cannot be defined will be described in the section of modified examples.
  • the sensor substrate 12 is formed.
  • the sensor substrate 12 is bonded to the support substrate 11 .
  • the surface on which the charge storage portion 33a and the like are formed is bonded to the support substrate 11.
  • a wafer on which a circuit is formed may be adopted as the support substrate 11 .
  • the thickness of the sensor substrate 12 is adjusted. Specifically, the sensor substrate 12 is cut from the light input surface 26 a of the sensor substrate 12 .
  • the thickness of the sensor substrate 12 is 2 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less for ordinary visible light. In the case of near-infrared light, normally, when the thickness of the sensor substrate 12 is 2 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, the near-infrared light cannot be sufficiently absorbed. According to the configuration of the solid-state imaging device 1, even if the sensor substrate 12 has a thickness of 2 ⁇ m or more and 4 ⁇ m or less, it is possible to sufficiently detect near-infrared light.
  • a pinning region 36 is formed. Specifically, boron ions are implanted into the light input surface 26 a of the sensor substrate 12 .
  • the ion implantation energy is at least 0.2 keV.
  • the ion implantation energy is 0.2 keV or more.
  • the ion implantation energy is 1 keV or less.
  • laser annealing is performed for activation. Ions may be implanted through an oxide film. In this case, the impurity concentration peak in the impurity concentration distribution occurs in the incident side interface or the oxide film.
  • the amount of ion implantation is preferably 1 ⁇ 10 14 cm ⁇ 3 or more.
  • the amount of ion implantation is preferably 3 ⁇ 10 15 cm ⁇ 3 or less.
  • laser annealing is performed. According to laser annealing, annealing can be performed without damaging the transistors and wiring formed on the wiring region 13 side.
  • the energy of laser annealing is lowered. In other words, silicon is not melted during laser annealing. By satisfying this condition, it is possible to prevent the impurity concentration of the melted portion from becoming constant.
  • the state of insufficient impurity activity can be changed to the state of sufficient impurity activity.
  • a deep trench 22a is formed to prevent crosstalk.
  • a method for creating the DTI 22 from the rear surface (incidence surface) side will be explained.
  • a method for creating the DTI 22 includes an etching step S1 for digging the deep trenches 22a and a step S3 for filling the deep trenches 22a with metal.
  • a hard mask 101 is formed on the main surface of a P-type substrate 100 .
  • a deep trench 22a is formed.
  • the deep trenches 22a are formed by alternately performing an anisotropic etching process and a side wall protective film forming process multiple times. (See FIG. 17(a)). According to such a process, a deep trench 22a with a large aspect ratio (ratio of width to depth of DTI 22) can be formed.
  • an alumina (Al 2 O 3 ) film having a thickness of about 5 nm is formed on the inner surface of the deep trench 22a (step S2).
  • a film of alumina (Al 2 O 3 ) is the negative charge retention film 52 .
  • the hard mask 101 is removed.
  • a film is formed.
  • ALD Atomic layer deposition
  • ALD Atomic layer deposition
  • a uniform film can be formed in the deep trench 22a having a large aspect ratio.
  • the negative charge holding film 52 of the DTI 22 and the negative charge holding film (not shown) on the back side may be formed in the same step.
  • holes are accumulated at the interface of the deep trench 22a. As a result, the dark current from the interface states is suppressed.
  • a material that will become the light reflecting portion 22b is placed in the deep trench 22a.
  • Atomic layer deposition may be used in step S3.
  • the relationship between the embedding material and the raw material gas (precursor, precursor) is as follows.
  • the raw material gas containing silver is "triethylphosphine (6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-2,2-dimethyl-3,5-octanedionate) silver (I)” (triethylphosphine (6,6,7,7,8,8,8-heptafluoro-2,2-dimethyl-3,5-octanedionate) silver (I)) may be used.
  • a source gas containing copper is used.
  • a raw material gas containing gold is used.
  • a raw material gas containing aluminum is used.
  • the raw material gas containing aluminum the following gases may be used.
  • Trimethylaluminum Al( CH3 ) 3 , TMA.
  • Tris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5 3,5-heptanedionato) aluminum Al(C 11 H 19 O 2 ) 3 , Al(DPM) 3 ).
  • - Triethyl aluminum Al( C2H5 ) 3 , TEA).
  • a raw material gas containing bismuth is used.
  • the raw material gas containing bismuth the following gases may be used.
  • Bis(acetato-O)triphenylbismuth Ph 3 Bi(O réelle contender) 2 , (CH 3 CO 2 ) 2 Bi(C 6 H 5 ) 3 )) (see also the chemical formula below) .
  • Tris(2-methoxyphenyl)bismuthine (CH 3 OC 6 H 4 ) 3 Bi)).
  • Tri(tert-butyloxy)bismuth Tri-tert-butyloxybismuth (III), Tri(tert-butyloxy)bismuth).
  • Tris(1,1,2-trimethylpropyloxy)bismuth Tris(1,1-diisopropyl-2-methylpropyloxy)bismuth.
  • the embedding material is platinum
  • a raw material gas containing platinum is used.
  • the material gas containing platinum the following gases may be used. "Trimethyl(methylcyclopentadienyl)platinum( IV ) ( C5H4CH3Pt (CH3)3 ) .
  • the number of carbon atoms in the hydrocarbon group should be 1 or more.
  • M(C 5 H 5 ) 2 or (CH 3 C 5 H 4 )M(CH 3 ) 3 may be used as another source gas.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • a protective film 53 is formed (step S4).
  • the protective film 53 can suppress corrosion of silver or copper embedded in the deep trench 22a.
  • the protective film 53 may be alumina.
  • the negative charge holding film 52 may also serve as the protective film 53 .
  • a protective film 53 may be provided separately from the negative charge holding film 52 .
  • the light scattering portion 27 is formed.
  • a color filter 16 and a microlens 17 are formed on the light scattering portion 27 .
  • the solid-state imaging device 1 can be obtained through the above steps.
  • the solid-state imaging device 1 diffracts the incident light L1 by the light scattering section 27 including a plurality of metal structures 27a. Diffraction of light by the light scattering portion 27 including the plurality of metal structures 27a is caused by the plasmon phenomenon.
  • the generation of diffracted light can be controlled by the periodic length P that defines the arrangement of the plurality of metal structures 27a. Therefore, the desired scattering angle ⁇ d can be obtained as shown in equation (25).
  • the ratio of 0th-order diffracted light traveling straight in the thickness direction of the photoelectric conversion section 26 is reduced.
  • the proportion of the diffracted light of the order that travels obliquely with respect to the thickness direction of the photoelectric conversion portion 26 increases.
  • the amount of diffracted light and the propagation distance of the diffracted light in the photoelectric conversion section 26 can be set in a desired manner. Therefore, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • the DTI 22 made of metal that satisfies the formula (27) can preferably reflect the diffracted light. As a result, the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light can be further increased.
  • Metals have unique optical properties in the near-infrared region. In other words, metals have a unique complex index of refraction in the near-infrared region. Therefore, selection of the metal that forms the light reflecting portion 22b is important. If the light scattering section 27 does not exist, the angle of the incident light L1 does not change significantly. The angle of incidence on the side surface of the DTI 22 increases. As a result, total internal reflection can occur in some cases. Therefore, the reflectance R may increase. When the light scattering portion 27 exists, the incident angle to the side surface of the DTI 22 may become small. According to equation (26), it is possible to construct the DTI 22 made of a metal suitable for the near-infrared region. As a result, the DTI 22 can increase the reflectance R. The DTI 22 can also have low transmittance. Moreover, the DTI 22 can also be scaled down.
  • the embodiment of the present invention has been described above.
  • the solid-state imaging device of the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the interval W PD of the DTI 22 when the light scattering portion 27 has an aperiodic structure will be described.
  • the silicon light-receiving surface has a pyramid shape, a triangular prism structure, or a random uneven structure, it can be said that the light scattering portion 27 has an aperiodic structure.
  • the structure is not specified by a variable such as the periodic length P.
  • the interval W PD is defined using the interference condition that it is an integral multiple of the propagation wavelength inside the photoelectric conversion section 26 . According to this definition, the period length P and the number of periods M are unnecessary. The definition is in the form of an integer multiple of the propagation wavelength plus the offset range.
  • the interval WPD of the DTI 22 when the light scattering portion 27 has an aperiodic structure can be defined by Equation (28).
  • W PD the distance from the light reflecting portion 22b of the first DTI 22 to the light reflecting portion 22b of the second DTI 22;
  • n Si the real part of the refractive index of the photoelectric conversion portion 26 (silicon).
  • k 0 Wavenumber of incident light.
  • ⁇ d scattering angle.
  • m natural number.
  • the light scattering section 27 may include a first periodic structure 27M1 and a second periodic structure 27M2.
  • the first periodic structure 27M1 includes multiple metal structures 27a.
  • the metal structures 27a are arranged at regular intervals along the first direction D1.
  • the arrangement of metal structures 27a is defined by a first period length P1.
  • the first periodic length P1 may be determined based on the wavelength ⁇ of the incident light L1.
  • the first period length P1 may be determined based on the scattering angle ⁇ d .
  • the second periodic structure 27M2 includes multiple metal structures 27a.
  • the metal structure 27a may be the metal structure 27a forming the first periodic structure 27M1.
  • Metal structure 27a may be another metal structure 27a.
  • the light scattering portion 27 in FIG. 18 shows the case where the metal structure 27a forming the second periodic structure 27M2 is common to the metal structure 27a forming the first periodic structure 27M1.
  • the metal structures 27a are arranged at regular intervals along the second direction D2.
  • the second direction D2 is inclined with respect to the first direction D1.
  • the second direction D2 is not parallel to the first direction D1.
  • the second direction D2 is orthogonal to the first direction D1.
  • the placement of the metal structures 27a is defined by the second period length P2.
  • the second periodic length P2 may be determined based on the wavelength ⁇ of the incident light L1.
  • the second period length P2 may be determined based on the scattering angle ⁇ d .
  • the second period length P2 is different from the first period length P1.
  • the wavelength ⁇ of the incident light L1 targeted by the second periodic structure 27M2 and the wavelength ⁇ of the incident light L1 targeted by the first periodic structure 27M1 can be made different.
  • the second scattering angle ⁇ d due to the second periodic structure 27M2 can be different from the first scattering angle ⁇ d due to the first periodic structure 27M1.
  • the solid-state imaging device 1A may include a charge retention film 81.
  • the charge retention film 81 is provided between the light scattering section 27 and the photoelectric conversion section 26 .
  • Elemental technology for increasing the photoelectric conversion efficiency is, first, a technology for obtaining a large scattering angle ⁇ d in the light scattering section 27 .
  • a second technique is to obtain a large reflectance R at the DTI 22 .
  • a third technique is to form a standing wave in the photoelectric conversion section 26 .
  • the first elemental technology is the use of diffracted light generated by plasmons due to fine metal structures.
  • the second elemental technology is selection of the optimum metal material that constitutes the DTI 22 .
  • the third element technology is optimization of the DTI 22 interval WPD . In other words, the third element technology is optimization of the width of the photoelectric conversion section 26 .
  • a solid-state imaging device that includes all of the first elemental technology, the second elemental technology, and the third elemental technology can achieve the best photoelectric conversion efficiency. If the solid-state imaging device is equipped with at least one of the three element technologies, the effect of increasing the photoelectric conversion efficiency can be obtained.
  • the solid-state imaging device of the first aspect includes all of the first elemental technology, the second elemental technology, and the third elemental technology. This solid-state imaging device has been described in the embodiment.
  • a solid-state imaging device includes a first elemental technology and a second elemental technology.
  • An arbitrary value may be adopted for the interval W PD of the DTI 22 regarding the third element technology.
  • a solid-state imaging device includes a first elemental technology and a third elemental technology. Any material may be adopted as the material of the DTI 22 related to the second elemental technology.
  • a solid-state imaging device includes the first elemental technology. Any material may be adopted as the material of the DTI 22 related to the second elemental technology. An arbitrary value may be adopted for the interval W PD of the DTI 22 regarding the third element technology.
  • the solid-state imaging device of the fifth aspect includes the second elemental technology and the third elemental technology.
  • the light scattering section related to the first elemental technology does not have to generate scattered light by plasmons.
  • the solid-state imaging device of the fifth aspect may employ a light scattering section having a periodic structure.
  • the solid-state imaging device 1B may employ a pyramid-shaped scattering layer or a triangular prism array scattering layer as the light scattering section 27B.
  • a solid-state imaging device includes the second elemental technology.
  • the light scattering section related to the first elemental technology does not have to generate scattered light by plasmons.
  • the solid-state imaging device of the sixth aspect may employ a light scattering section having a periodic structure. For example, a pyramidal scattering layer or a triangular prism array scattering layer may be employed as the light scattering portion.
  • An arbitrary value may be adopted for the interval W PD of the DTI 22 regarding the third element technology.
  • the solid-state imaging device of the seventh aspect comprises the third elemental technology.
  • the light scattering section related to the first elemental technology does not have to generate scattered light by plasmons.
  • the solid-state imaging device of the seventh aspect may employ a light scattering section having a periodic structure. For example, a pyramidal scattering layer may be employed as the light scattering portion. In other words, any material may be adopted as the material of the DTI 22 related to the second elemental technology.
  • the solid-state imaging device of the eighth aspect includes the second elemental technology and the third elemental technology.
  • the light scattering section related to the first elemental technology does not have to generate scattered light by plasmons.
  • the solid-state imaging device 1C of the eighth aspect may employ those having an aperiodic structure as the light scattering section 27C.
  • a random uneven scattering layer may be employed as the light scattering portion.
  • a solid-state imaging device includes the second elemental technology.
  • the light scattering section related to the first elemental technology does not have to generate scattered light by plasmons.
  • the solid-state imaging device of the ninth aspect may employ a light scattering section having an aperiodic structure. For example, a random uneven scattering layer may be employed as the light scattering portion. An arbitrary value may be adopted for the interval W PD of the DTI 22 regarding the third element technology.
  • the solid-state imaging device of the tenth aspect includes the third element technology.
  • the light scattering section related to the first elemental technology does not have to generate scattered light by plasmons.
  • the solid-state imaging device of the tenth aspect may employ a light scattering section having an aperiodic structure. For example, a random uneven scattering layer may be employed as the light scattering portion. In other words, any material may be adopted as the material of the DTI 22 related to the second elemental technology.
  • FIG. 21(b) shows the results of the first study.
  • the horizontal axis indicates the inclination angle ⁇ of the plane of incidence.
  • the inclination angle ⁇ of the incident surface corresponds to the inclination of the pyramid surface forming the light scattering portion 27S or the inclination of one surface forming random unevenness.
  • the first vertical axis indicates reflectance R (graph G21a).
  • the second vertical axis indicates the scattering angle ⁇ d (graph G21b).
  • the reflectance R is shown as an average value of S-polarized light and P-polarized light.
  • the wavelength ⁇ of light was set to 940 nm.
  • the scattering angle ⁇ d is proportional to the inclination angle ⁇ of the plane of incidence.
  • the reflectance R sharply increases when the inclination angle ⁇ of the incident surface is greater than 50 degrees.
  • the allowable value of the reflectance R is 0.3
  • the inclination angle ⁇ of the incident surface when the reflectance R is 0.3 is 73 degrees.
  • the scattering angle ⁇ d is 50 degrees when the reflectance R is 0.3.
  • the larger the scattering angle ⁇ d the longer the optical path length L can be. Therefore, from the viewpoint of light absorption, it is preferable to set the scattering angle ⁇ d large.
  • the reflectance R increases. Therefore, it has been found that the amount of light incident on the photoelectric conversion section 26 decreases in the first place.
  • FIGS. 22(a) to (d), FIGS. 23(a) to (d), and FIG. 24(a) schematically show paths of light.
  • the inclination angle ⁇ of the plane of incidence is different as listed below.
  • Reference L1 is incident light.
  • Symbol LA is refracted light (scattered light).
  • Symbol LB is reflected light.
  • Reference LA2 is the second refracted light.
  • Symbol LB2 is the second reflected light.
  • FIG. 22(b): Tilt angle ⁇ 60 degrees.
  • FIG. 22(c) 54 degrees ⁇ tilt angle ⁇ ⁇ 60 degrees.
  • Fig. 23(a) 45 degrees ⁇ tilt angle ⁇ ⁇ 54 degrees.
  • FIG. 23(c) 30 degrees ⁇ inclination angle ⁇ 45 degrees.
  • the third incidence occurs depending on the incident position.
  • FIG. 24(b) shows the examination result.
  • the horizontal axis indicates the inclination angle ⁇ of the plane of incidence.
  • the inclination angle ⁇ of the plane of incidence corresponds to the inclination of the pyramid plane or the inclination of one plane forming random unevenness.
  • the first vertical axis indicates the reflectance R (graph G24a).
  • the second vertical axis indicates the scattering angle ⁇ d (graph G24b).
  • the reflectance R is the average value of S-polarized light and P-polarized light. The wavelength of light was 940 nm.
  • the range R24a indicates the range of the tilt angle ⁇ when the number of incidents is one.
  • a range R24b indicates the range of the tilt angle ⁇ in which the number of times of incidence on the triangular prism is two times according to the incident position.
  • a range R24c indicates the range of the tilt angle ⁇ in which the number of incidents is two.
  • a range R24d indicates the range of the tilt angle ⁇ at which the number of times of incidence on the triangular prism is 3 depending on the incident position.
  • a range R24e indicates the range of the tilt angle ⁇ in which the number of incidents is three.
  • the scattering angle ⁇ d is approximately proportional to the inclination angle ⁇ of the plane of incidence.
  • the characteristics of the scattering angle ⁇ d showed generally the same tendency regardless of the number of reflections considered in the analysis.
  • the characteristics of the reflectance R showed different tendencies depending on the number of reflections considered in the analysis. In the analysis considering the number of reflections of three times, it was found that there is a range in which the reflectance R is reduced even when the inclination angle ⁇ of the incident surface is large. It has been found that the triangular prism-shaped light scattering portion and the pyramidal light scattering portion cannot increase the scattering angle.
  • FIG. 25(a) and 25(b) are the results of diffraction mode simulation using plasmons in a solid-state imaging device without the DTI 22.
  • FIG. As an analysis model, a structure was set in which 23 silver grids were formed on a silicon substrate with a silicon oxide film of 2 nm interposed therebetween. The silver grating period was set to 265 nm. The width of the silver grid was set to 230 nm. The silver grating height was set to 180 nm. The wavelength of light was set to 940 nm.
  • FIG. 25(a) is a contour diagram showing the distribution of electric field intensity. More specifically, FIG. 25(a) shows the distribution of the square of the absolute value of the electric field intensity.
  • the scattering angle ⁇ d obtained by substituting the grating period of 265 nm into equation (30) is 80.6 degrees. It was found that the value of the scattering angle ⁇ d obtained from Equation (30) matches the scattering angle ⁇ d appearing in the simulation results.
  • FIG. 25(b) is a pie chart showing the destination of the incident light L1.
  • the incident light L1 is assumed to be 100%, it has been found that the respective ratios are as follows.
  • FIG. 26(a) and 26(b) are simulation results of a diffraction mode using plasmons in a solid-state imaging device having a DTI 22.
  • FIG. As an analysis model, a structure was set in which 23 silver grids were formed on a silicon substrate with a silicon oxide film of 2 nm interposed therebetween. The silver grating period was set to 265 nm. The width of the silver grid was set to 230 nm. The silver grating height was set to 180 nm. The wavelength of light was set to 940 nm.
  • FIG. 26(a) is a contour diagram showing the electric field strength distribution. More specifically, FIG. 26(a) shows the distribution of the square of the absolute value of the electric field intensity.
  • FIG. 26(b) is a pie chart showing the destination of the incident light L1.
  • the incident light L1 is assumed to be 100%, it has been found that the respective ratios are as follows.
  • the "scattered transmitted light” component shown in FIG. 25(b) is included in the transmitted light (G26c).
  • Transmitted light (G25c) represents the sum of the proportion of 0th order transmitted light and scattered transmitted light.
  • the proportion of the component of "light absorbed by silicon” is higher than in the above study results.
  • the proportion of the component of "light absorbed by silicon” can be increased.
  • the increased amount of "light absorbed by silicon” in FIG. 26(b) is part of the scattered light component.
  • the scattered transmitted light repeatedly propagates through the photoelectric conversion section 26 by reflection of the DTI 22 .
  • the amount of light absorbed increases. Propagation by reflection of DTI 22 does not absorb all the light. Light that is not absorbed is treated as transmitted light. It is included in transmitted light (G26c).
  • FIG. 27 compares the relationship between the silicon thickness and the integrated absorption between the case with the plasmonic structure (graph G27a) and the case without the plasmonic structure (graph G27b).
  • the horizontal axis is the silicon depth from the plane of incidence.
  • the vertical axis is the integrated absorption amount ratio. In other words, the vertical axis is the cumulative absorption amount.
  • Graphs G27a and G27b show that the integrated absorption amount of the solid-state imaging device with the plasmonic structure can be made larger than the integrated absorption amount of the solid-state imaging device without the plasmonic structure.
  • FIG. 2 of Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2020-13909
  • FIG. 2 shows the light blocking member.
  • the light shielding member is formed of a wiring layer.
  • Patent document 4 exemplifies metal wiring of copper or aluminum as a material of the light shielding member. Further, Patent Document 4 discloses that polysilicon or an oxide film may be used in addition to the metal material as the material of the light shielding member.
  • Patent Document 4 discloses that the infrared light that has passed through the semiconductor substrate without being photoelectrically converted in the semiconductor substrate is reflected by a light shielding member, thereby allowing the infrared light to enter the semiconductor substrate again.
  • the light shielding member has a function of reflection in addition to light shielding.
  • Patent Document 4 does not specifically disclose the cross-sectional shape of the light shielding member.
  • Patent Document 4 does not disclose that the light shielding member scatters the reflected light, nor does it disclose the angle of the reflected light.
  • the solid-state imaging device 1 of the first embodiment includes a trench and a metal structure that generates diffracted light caused by plasmons.
  • the ratio of light G26f absorbed by silicon in the solid-state imaging device 1 of the first embodiment was 21.1%.
  • the ratio of the transmitted light G26c of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment was 60.7%.
  • no consideration was given to the reflection of light occurring at the interface 26b (see FIG. 33) of the photoelectric conversion section 26 on the wiring section side.
  • the analysis model used in the fifth study includes the wiring area 13.
  • the electric field intensity distribution was obtained by calculation in the same way as in the fourth study.
  • the numerical values used in the calculation are the same as those used in the calculation of the fourth study. That is, as an analysis model, a structure in which 23 silver grids are formed on a silicon substrate with a silicon oxide film of 2 nm interposed therebetween was set.
  • the silver grating period was set to 265 nm.
  • the width of the silver grid was set to 230 nm.
  • the silver grating height was set to 180 nm.
  • the wavelength of light was set to 940 nm.
  • FIG. 30(a) is a contour diagram showing the distribution of electric field intensity. More specifically, FIG. 30(a) shows the distribution of the square of the absolute value of the electric field intensity. Referring to FIG. 30( a ), a standing wave was confirmed also in the depth direction of the photoelectric conversion section 26 . This standing wave is generated by interference between the light incident from the light input surface 26a and the light reflected from the wiring part side interface 26b.
  • FIG. 30(b) is a table summarizing the results of the fifth, sixth, seventh, and eighth examinations. According to the results of the fifth study, it was found that the following percentages are obtained when the incident light L1 is 100%. Due to calculation errors, even if all the numerical values of the ratios are added, the numerical values do not match 100%. Zero-order reflected light: 43.6%. Scattered reflected light: 6.1%. Transmitted light: 19.1%. Light absorbed in trench: 5.2%. Light absorbed by silver: 4.0%. Light absorbed in silicon: 26.6%. Total: 104.6%.
  • the fifth study is more advantageous than the fourth study. Specifically, the transmitted light for the fourth study was 60.7%. On the other hand, the transmitted light for the fifth study was 19.1%. In other words, reflection could significantly reduce the proportion of transmitted light.
  • the fifth study is more advantageous than the fourth study for the light absorbed by silicon.
  • the light absorbed in the silicon of the fourth study was 21.1%.
  • the light absorbed by silicon in the fifth study was 26.6%. That is, reflection could increase the fraction of light absorbed by the silicon.
  • the 0th order reflected light is more disadvantageous in the fifth study than in the fourth study. Specifically, the 0th order reflected light for the fourth study was 6.3%. On the other hand, the 0th order reflected light in the fifth study was 43.6%. In other words, it has been found that the reflection increases the ratio of the zero-order reflected light.
  • FIG. 31 is a diagram simply showing the analysis model used in the fifth study.
  • a dashed line in FIG. 31 indicates the light L3 reflected by the interface 26b of the photoelectric conversion section 26 on the wiring section side.
  • Light L3 is further reflected by DTI22.
  • the incident angle of the light L3 with respect to the DTI 22 is the same as the incident angle of the absorbed light L2 with respect to the DTI 22 diffracted by the light scattering section 27.
  • FIG. The light L3 travels toward the light input surface 26a while being repeatedly reflected by the DTI 22.
  • a portion of the light L3 is absorbed by the photoelectric conversion section 26 before traveling to the light input surface 26a.
  • the pair of DTIs 22 are parallel to each other and that the extending direction of the DTIs 22 is perpendicular to the light input surface 26a. Furthermore, it is assumed that the wiring part side interface 26b is parallel to the light input surface 26a and perpendicular to the direction in which the DTI 22 extends. According to these assumptions, the incident angle of the light L3 with respect to the light input surface 26a is the same as the angle of the light L2 generated by the light scattering section 27. FIG. When the light L3 is incident on the light input surface 26a at the same angle as the light L2, the light scattering portion 27 acts to direct the incident light L3 out of the photoelectric conversion portion 26 in the direction of 0 degrees as light L4. emitted. As a result, it is considered that the ratio of 0th-order reflected light greatly increased.
  • the reflection at the wiring part side interface 26b reduces the proportion of transmitted light and increases the proportion of light absorbed by silicon.
  • the reflection of the wiring section side interface 26b contributes to an increase in the proportion of light absorbed by silicon, and is therefore beneficial for improving the photoelectric conversion efficiency of near-infrared light.
  • the reflection at the wiring part side interface 26b increases the light L3 emitted to the outside of the photoelectric conversion layer 401.
  • FIG. the inventors have noted that the photoelectric conversion efficiency of near - infrared light can be further improved if the light L3 emitted to the outside of the photoelectric conversion layer 401 can be reduced. In other words, the inventors conceived that the photoelectric conversion efficiency can be further improved if the light emitted to the outside of the photoelectric conversion section 26 can be reduced in order to further increase the ratio of light absorbed by silicon. did.
  • the light L3 when the light L3 enters the light scattering portion 27 from the photoelectric conversion portion 26 side at the same angle as the diffraction angle of the light L2 diffracted by the light scattering portion 27, the light L3 has the same incident angle as the original incident light.
  • the light is emitted as light L4 to the outside of the photoelectric conversion unit 26 at an angle. Therefore, the reflection angle of the light L3 is changed when the light L2 is reflected by the wiring part side interface 26b. As a result, it is possible to reduce the amount of light L4 emitted outside the photoelectric conversion section 26 made of silicon.
  • a configuration for changing the angle of reflection of the light L3 a configuration may be provided in which the angle of reflection of the light L3 at the wiring section side interface 26b is changed to an angle different from the angle of incidence.
  • a solid-state imaging device having such a configuration will be described as a second embodiment.
  • a scattering structure may be provided on the wiring section side interface 26b.
  • a solid-state imaging device having such a configuration will be described as a third embodiment.
  • FIG. 32(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid - state imaging device 11 of the second embodiment.
  • FIG. 32B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1 included in the solid-state imaging device 1-1 .
  • the solid-state imaging device 1-1 has an incident-side insulating layer 60, a photoelectric conversion layer 40-1, and a wiring layer 50-1.
  • the incident side insulating layer 60 is made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ).
  • the incident-side insulating layer 60 has an incident-side insulating layer main surface 61 and an incident-side insulating layer rear surface 62 .
  • the incident side insulating layer main surface 61 receives light. That is, the incident-side insulating layer main surface 61 is the light input surface of the solid - state imaging device 11 .
  • the incident side insulating layer back surface 62 is in contact with the photoelectric conversion layer 401 .
  • a light scattering portion 27 is embedded in the incident side insulating layer 60 . The details of the light scattering section 27 are the same as those of the light scattering section 27 of the first embodiment.
  • the photoelectric conversion layer 401 is mainly composed of silicon (Si). Details of the photoelectric conversion layer 40-1 are approximately the same as those of the photoelectric conversion layer 40-1 of the first embodiment. In the photoelectric conversion layer 40-1 of the second embodiment, the description of the configuration that is the same as that of the photoelectric conversion layer 40-1 of the first embodiment will be omitted, and the configuration that is different from the photoelectric conversion layer 40-1 of the first embodiment will be described in detail. explain.
  • the photoelectric conversion layer 40 1 includes a wiring layer side interface 41 1 (photoelectric conversion rear surface, second photoelectric conversion interface), an insulating layer side interface 42 (photoelectric conversion main surface, first photoelectric conversion interface), and a DTI side interface 43 .
  • the insulating layer side interface 42 of the photoelectric conversion layer 401 is in contact with the incident side insulating layer rear surface 62 of the incident side insulating layer 60 .
  • a light scattering portion 27 is provided at the insulating layer side interface 42 .
  • the wiring layer side interface 41-1 is in contact with the wiring layer 50-1.
  • the distance from the insulating layer side interface 42 to the wiring layer side interface 411 is, for example, 3 ⁇ m.
  • the distance from the insulating layer side interface 42 to the wiring layer side interface 41-1 is, in other words, the thickness of the photoelectric conversion layer 40-1.
  • a DTI 22 is provided in the photoelectric conversion layer 401 . Details of the DTI 22 of the second embodiment are the same as those of the DTI 22 of the first embodiment.
  • the DTI side interface 43 of the photoelectric conversion layer 401 contacts the DTI side surface 221 of the DTI 22 .
  • the wiring layer 501 is made of silicon oxide (SiO 2 ) , for example. Details of the wiring layer 50-1 of the second embodiment are approximately the same as those of the wiring layer 50-1 of the first embodiment. In the wiring layer 50-1 of the second embodiment, the description of the configuration that is the same as that of the wiring layer 50-1 of the first embodiment will be omitted, and the configuration that has not been described in the first embodiment will be described in detail.
  • the wiring layer 50-1 has a wiring layer main surface 51-1.
  • the wiring layer main surface 51-1 is in contact with the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1.
  • the shape of the wiring layer side interface 41-1 is different from the shape of the wiring part side interface 26b of the first embodiment.
  • the wiring section side interface 26b of the photoelectric conversion section 26 of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment is a flat surface. Furthermore, the wiring portion-side interface 26 b is orthogonal to the thickness direction of the photoelectric conversion portion 26 . In other words, the wiring part side interface 26b is perpendicular to the DTI side interface 26c.
  • the wiring layer side interface 41-1 of the solid-state imaging device 1-1 of the second embodiment includes a first interface portion 41a- 1 and a second interface portion 41b -1 .
  • the first interface portion 41a- 1 is in contact with the first main surface portion 51a- 1 of the wiring layer main surface 51-1.
  • the second interface portion 41b- 1 is in contact with the second main surface portion 51b-1 of the wiring layer main surface 51-1.
  • the first interface portion 41a- 1 and the second interface portion 41b- 1 are flat surfaces.
  • the first interface portion 41a- 1 and the second interface portion 41b- 1 are not perpendicular to the thickness direction of the photoelectric conversion layer 40-1 .
  • the first interface portion 41a- 1 and the second interface portion 41b- 1 are slopes that are inclined with respect to the thickness direction of the photoelectric conversion layer 40-1 .
  • a virtual plane K connecting the lower ends of the DTIs 22 is defined.
  • the angle of the first interface portion 41a1 with respect to the virtual plane K is 5 degrees.
  • the angle of the second interface portion 41b1 with respect to the virtual plane K is also 5 degrees.
  • the angle of the first interface portion 41a- 1 may be the same as or different from that of the second interface portion 41b- 1 .
  • a ridgeline 41c- 1 which is a boundary between the first interface portion 41a- 1 and the second interface portion 41b- 1 , is substantially at the center of the width of the photoelectric conversion layer 40-1 .
  • the width of the photoelectric conversion layer 401 is the distance from one DTI side interface 43 to the other DTI side interface 43 . It can also be said that the width of the photoelectric conversion layer 401 is the distance from one DTI 22 to the other DTI 22 .
  • the ridgeline 41c- 1 is positioned closer to the wiring layer 50-1 than the lower end face of the DTI 22. As shown in FIG. In other words, the ridgeline 41c- 1 is positioned outside between the pair of DTIs 22. As shown in FIG. That is, the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1 protrudes toward the wiring layer 50-1 .
  • the cross-sectional area A 1 formed by the virtual plane K, the first interface portion 41a 1 , and the second interface portion 41b 1 can be referred to as the “light direction changing portion 30 1 ”.
  • the first interface portion 41a- 1 and the second interface portion 41b- 1 are surfaces of the light direction changing portion 30-1.
  • the solid-state imaging device 1 of the first embodiment shown in FIG. 31 does not include a portion corresponding to the light direction changing section 30-1 included in the solid-state imaging device 11 of the second embodiment.
  • the light direction changing portion 30-1 is a portion of the photoelectric conversion layer 40-1 that is different from the photoelectric conversion portion 26 of the solid-state imaging device 1 of the first embodiment.
  • FIG. 32(b) is a perspective view of the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1.
  • the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1 is a swept body obtained by sweeping the cross - sectional area A1 along the predetermined axis X.
  • FIG. 32(b) is a perspective view of the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1.
  • the wiring layer side interface 41-1 of the photoelectric conversion layer 40-1 is a swept body obtained by sweeping the cross - sectional area A1 along the predetermined axis X.
  • FIG. 33 schematically shows how light travels inside the photoelectric conversion layer 40-1 of the solid-state imaging device 1-1 of the second embodiment.
  • the light scattering section 27 receives the light L1 and emits the light L2.
  • the traveling direction of the light L2 is an angle ( ⁇ ) with the normal direction of the insulating layer side interface 42 as the reference axis D1.
  • Light L2 is reflected at the DTI side interface 43 .
  • the incident angle of the light L2 with respect to the DTI-side interface 43 is (90- ⁇ ) degrees.
  • the reflection angle is also (90- ⁇ ) degrees.
  • the light L2 reaches the wiring layer side interface 411 after being reflected multiple times at the DTI side interface 43 .
  • the angle ( ⁇ ) of the wiring layer side interface 411 is defined with reference to an axis D2 orthogonal to the reference axis D. As shown in FIG. Then, the incident angle of the light L2 with respect to the wiring layer side interface 411 is ( ⁇ - ⁇ ) degrees.
  • the incident angle when the light L3 enters the light scattering portion 27 again is ( ⁇ 2 ⁇ ) degrees. That is, the incident angle ( ⁇ -2 ⁇ ) when the light L3 enters the light scattering section 27 is different from the angle ( ⁇ ) of the light L2.
  • the state of diffraction in the light scattering portion 27 differs from that in the case of incidence, so that the emission of the light L3 from the photoelectric conversion layer 401 to the outside is suppressed.
  • FIG. 34 is a contour diagram showing the distribution of electric field intensity. More specifically, FIG. 34 shows the distribution of the square of the absolute value of the electric field intensity.
  • a standing wave was confirmed also in the depth direction of the photoelectric conversion section 26 as in the result of the fifth study (FIG. 30(a)).
  • the standing wave of the sixth study was found to be more disturbed than the standing wave of the fifth study. This turbulence of the standing wave is considered to be caused by a change in the angle of reflection due to the inclination of the interface 411 on the side of the wiring section.
  • the 0th order reflected light is more advantageous in the sixth study than in the fifth study.
  • the 0th order reflected light for the fifth study was 43.6%.
  • the 0th order reflected light in the sixth study was 33.8%. In other words, by inclining the wiring section side interface 411, the ratio of the zero-order reflected light could be reduced.
  • the sixth study was more advantageous than the fifth study. Specifically, the transmitted light for the fifth study was 19.1%. On the other hand, the transmitted light for the sixth study was 14.5%. In other words, by inclining the wiring section side interface 411, the ratio of the zero-order reflected light could be reduced.
  • results were also obtained showing that the sixth study is more advantageous than the fifth study for the light absorbed by silicon. Specifically, the light absorbed in silicon for the fifth study was 26.6%. On the other hand, the light absorbed by silicon in the sixth study was 38.1%. In other words, by inclining the wiring part side interface 411, it was possible to increase the ratio of light absorbed by 0 silicon.
  • the direction of the light L3 whose direction has been changed is based on the direction of the light L2 before its direction is changed.
  • Such a configuration is a so-called specular reflection.
  • the shape of the light direction changing section 30-1 is not limited to the shape provided in the solid-state imaging device 1-1 of the second embodiment as long as it causes specular reflection.
  • Modifications 1, 2, and 3 of the second embodiment are examples of wiring layer side interfaces configured by flat surfaces.
  • FIG. 35(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 12 of Modification 1 of the second embodiment.
  • FIG . 35B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-2 of the photoelectric conversion layer 40-2 included in the solid-state imaging device 1-2 .
  • the shape of the light direction changing part 302 may be a quadrangular pyramid. One side of this quadrangular pyramid may be the same as the spacing of the DTIs 22 .
  • the wiring layer side interface 412 includes a first interface portion 41a2 , a second interface portion 41b2 , a third interface portion 41c2 , and a fourth interface portion 41d2 .
  • the first interface portion 41a2 is in contact with the first main surface portion 51a2 of the wiring layer main surface 512.
  • the second interface portion 41b_2 is in contact with the second main surface portion 51b_2 of the wiring layer main surface 51_2.
  • the third interface portion 41c- 2 contacts the third main surface portion of the wiring layer main surface 51-2.
  • the fourth interface portion 41d2 is in contact with the fourth main surface portion of the wiring layer main surface 512.
  • the vertex 41p2 is located on the wiring layer 502 side from the virtual plane K.
  • the vertex 41p2 is positioned outside between the pair of DTIs 22 .
  • the light direction changing portion 302 has a protruding shape.
  • FIG. 36(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid - state imaging device 13 of Modification 2 of the second embodiment.
  • FIG. 36 (b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-3 of the photoelectric conversion layer 40-3 included in the solid-state imaging device 1-3 .
  • the light direction changing portion 303 is recessed with respect to the virtual plane K.
  • the light direction changing portion 30-1 of the second embodiment is a protrusion, whereas the light direction changing portion 30-3 is a recess.
  • the light direction changing portion 30-3 includes a first interface portion 41a- 3 and a second interface portion 41b -3 .
  • the first interface portion 41a- 3 is in contact with the first main surface portion 51a -3 of the wiring layer main surface 51-3.
  • the second interface portion 41b- 3 is in contact with the second main surface portion 51b-3 of the wiring layer main surface 51-3.
  • the ridgeline 41c3 is positioned between the pair of DTIs 22. As shown in FIG.
  • FIG. 37(a) is a sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 14 of Modification 3 of the second embodiment.
  • FIG. 37(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-4 of the photoelectric conversion layer 40-4 included in the solid-state imaging device 1-4 .
  • the shape of the light direction changing portion 304 may be a quadrangular pyramid.
  • the light direction changing portion 302 of Modification 1 of the second embodiment is a protrusion, whereas the light direction changing portion 304 of Modification 3 of the second embodiment is a recess.
  • the wiring layer-side interface 41-4 of the photoelectric conversion layer 40-4 includes a first interface portion 41a- 4 , a second interface portion 41b- 4 , a third interface portion 41c- 4 , and a fourth interface portion 41d- 4 .
  • the first interface portion 41a- 4 contacts the first main surface portion 51a -4 of the wiring layer main surface 51-4.
  • the second interface portion 41b- 4 is in contact with the second main surface portion 51b -4 of the wiring layer main surface 51-4.
  • the third interface portion 41c- 4 contacts the third main surface portion of the wiring layer main surface 51-4.
  • the fourth interface portion 41d4 is in contact with the fourth main surface portion of the wiring layer main surface 514.
  • Vertex 41p 4 is located between a pair of DTIs 22 . That is, the light direction changing portion 304 is a hollow portion.
  • the wiring layer side interface 411 and the like of the second embodiment described above are composed of several flat surfaces.
  • the wiring layer side interface may include a curved surface portion.
  • Modifications 4, 5, 6, and 7 of the second embodiment are examples of wiring layer side interfaces including portions that are curved surfaces.
  • FIG. 38(a) is a sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 15 of Modification 4 of the second embodiment.
  • FIG. 38B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-5 of the photoelectric conversion layer 40-5 included in the solid - state imaging device 1-5 .
  • the cross section of the wiring layer side interface 41-5 of the photoelectric conversion layer 40-5 may be elliptical.
  • An area A 5 surrounded by the virtual surface K and the curved surface 41 s 5 corresponds to the light direction changing section 30 5 .
  • the curved surface 41s- 5 protrudes from the virtual surface K toward the wiring layer 50-5 .
  • the curved surface 41s- 5 is in contact with the curved surface 51s -5 of the wiring layer main surface 51-5.
  • the curved surface 41s5 extends from one DTI side interface 43 to the other DTI side interface 43 . That is, in the wiring layer side interface 415 , the portion between the DTI side interfaces 43 does not include a flat surface.
  • the shape of the curved surface 41s5 is not particularly limited.
  • the curve appearing in the cross-section of curved surface 41s5 may be a quadratic curve such as an ellipse, hyperbola or parabola.
  • the wiring layer side interface 41-5 of the photoelectric conversion layer 40-5 is a swept body obtained by sweeping along a predetermined axis X a cross - sectional area A5 surrounded by a line included in the virtual surface K and a curve included in the curved surface 41s5 . be.
  • FIG. 39(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 16 of Modification 5 of the second embodiment.
  • FIG. 39(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-6 of the photoelectric conversion layer 40-6 provided in the solid-state imaging device 1-6 .
  • the cross section of the wiring layer side interface 41-6 of the photoelectric conversion layer 40-6 includes an elliptical portion.
  • the light direction changing part 30 5 (see FIG. 38(b)) of Modification 4 of the second embodiment is a swept body that sweeps the cross-sectional area A 5 in the direction of the predetermined axis X. As shown in FIG.
  • the light direction changing portion 306 of Modified Example 5 of the second embodiment is a rotating body in which the cross - sectional area A6 is rotated around a predetermined axis Z.
  • the light redirector 306 is shaped like a convex lens.
  • the light direction changing portion 306 includes a curved surface 41s6 .
  • the curved surface 41s- 6 is in contact with the curved surface 51s -6 of the wiring layer main surface 51-6.
  • the light direction changing portion 306 protrudes toward the wiring layer 506 side.
  • FIG. 40(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 17 of Modification 6 of the second embodiment.
  • FIG. 40(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-7 of the photoelectric conversion layer 40-7 included in the solid - state imaging device 1-7 .
  • the light direction changing portion 307 is recessed with respect to the virtual plane K.
  • the light direction changing portion 305 of Modification 4 of the second embodiment is a projection (FIG. 38(b))
  • the light direction changing portion 307 is a recess.
  • the light direction changing portion 307 includes a curved surface 41s7 .
  • the curved surface 41s7 which is the surface of the light direction changing portion 307, is a swept surface obtained by sweeping the cross - sectional area A7 in the direction of the predetermined axis X. As shown in FIG. The curved surface 41s- 7 is in contact with the curved surface 51s -7 of the wiring layer main surface 51-7. The curved surface 41s7 is positioned between the pair of DTIs 22. As shown in FIG.
  • FIG. 41(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device 18 of Modification 7 of the second embodiment.
  • FIG. 41 ( b) is a perspective view showing a wiring layer side interface 418 of the photoelectric conversion layer 408 included in the solid-state imaging device 18.
  • FIG. The light direction changing portion 308 is recessed with respect to the virtual plane K.
  • FIG. The curved surface 41s8 which is the surface of the light direction changing portion 308, is a surface of revolution obtained by rotating the cross - sectional area A8 about the predetermined axis Z.
  • the light redirector 308 is shaped like a concave lens.
  • the curved surface 41s- 8 is in contact with the curved surface 51s -8 of the wiring layer main surface 51-8.
  • the curved surface 41s7 is positioned between the pair of DTIs 22. As shown in FIG.
  • a scattering structure may be provided on the wiring layer side interface as a configuration for changing the reflection angle of the light L3.
  • a solid-state imaging device in which a structure for scattering light is provided on the wiring layer side interface will be described as a third embodiment.
  • FIG. 42(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 19 of the third embodiment.
  • FIG. 42(b) is a perspective view showing a wiring layer side interface 419 of the photoelectric conversion layer 409 included in the solid-state imaging device 19.
  • FIG. 42(b) is a perspective view showing a wiring layer side interface 419 of the photoelectric conversion layer 409 included in the solid-state imaging device 19.
  • the wiring layer side interface 41-9 has an interface concave portion 41a- 9 and an interface flat portion 41b- 9 .
  • the interface flat portion 41 b 9 is orthogonal to the DTI side interface 43 .
  • the interface concave portion 41a- 9 is recessed more than the interface flat portion 41b- 9 .
  • the interface recess 41 a 9 is provided between the pair of DTIs 22 .
  • the distance from interface recess 41 a 9 to one DTI 22 is approximately the same as the distance from interface recess 41 a 9 to the other DTI 22 .
  • the interface recess 41 a 9 is provided substantially at the center of the wiring layer side interface 419 surrounded by the DTI 22 .
  • the depth of the interface concave portion 41a- 9 can be defined with the interface flat portion 41b- 9 as a reference.
  • the depth of the interface recess 41a- 9 is the distance from the interface flat portion 41b- 9 to the recess bottom surface 41t- 9 of the interface recess 41a- 9 .
  • a wiring layer projection 51t-9 projecting from the wiring layer main surface 51-9 of the wiring layer 50-9 is arranged in the interface recess 41a- 9 .
  • the upper surface of the wiring layer protrusion 51t- 9 is in contact with the recess bottom surface 41t- 9 of the interface recess 41a- 9 . Therefore, the depth of the interface concave portion 41a- 9 is the same as the height of the wiring layer convex portion 51t- 9 .
  • the depth of the interface recess 41a9 is determined based on the wavelength of the light L2.
  • the depth of the interface recess 41a9 is, for example, longer than 10% of the wavelength ( ⁇ ) of the light L2. This definition can also be said to be the lower limit of the depth of the interface concave portion 41a9 .
  • the depth of the interface recess 41a 9 is, for example, less than five times the wavelength ( ⁇ ) of the light L2. This definition can also be said to be the upper limit of the depth of the interface concave portion 41a9 .
  • the wavelength ( ⁇ ) of the light L2 here is a value based on the refractive index of the photoelectric conversion layer 409 .
  • the refractive index of light L2 in vacuum is 940 nm.
  • the main material of the photoelectric conversion layer 409 is silicon.
  • the real part of the refractive index of silicon is 3.59. Therefore, the wavelength of light L2 in silicon is 262 nm.
  • the depth of the interface recess 41a9 may be, for example, 1/10 or more of 262 nm.
  • the depth of the interface recess 41a 9 may be, for example, less than 5 times 262 nm.
  • the depth of the interface recess 41a9 may be 405 nm.
  • the depth (405 nm) of the interface recess 41a 9 is approximately 1.55 times the wavelength (262 nm).
  • the width of the interface concave portion 41a9 may be set to 285 nm as an example.
  • the entire interface recess 41a9 may overlap the metal structure 27a.
  • a portion of the interface recess 41a9 may overlap with the metal structure 27a and another portion may not overlap with the metal structure 27a.
  • another portion of the interface recess 41a 9 may overlap the gap between adjacent metal structures 27a.
  • the entire interface recess 41a 9 does not have to overlap the metal structure 27a.
  • the entire interfacial recess 41a 9 may overlap the gaps between adjacent metal structures 27a.
  • FIG. 43 schematically shows how light travels inside the photoelectric conversion layer 409 of the solid-state imaging device 19 of the third embodiment.
  • the light scattering section 27 receives the light L1 and emits the light L2.
  • the traveling direction of the light L2 is an angle ( ⁇ ) with the normal direction of the insulating layer side interface 42 as the reference axis D1.
  • the light L2 is incident on the interface concave portion 41a9 of the wiring layer side interface 419 through multiple reflections at the DTI side interface 43.
  • the interface concave portion 41a9 into which the light L2 is incident emits the scattered light L3S.
  • the directions of the light L3S are distributed around the interface concave portion 41a9 . This scattering changes the traveling direction of the light.
  • the interface recess 41a 9 is therefore a light redirector.
  • the light L3S that enters the light scattering portion 27 again includes a component that enters the light scattering portion 27 at an incident angle different from the angle ( ⁇ ) of the light L2.
  • the state of diffraction in the light scattering portion 27 differs from that in the case of incidence, so that the emission of the light L3S from the photoelectric conversion layer 409 to the outside is suppressed.
  • the interface concave portion 41a9 is a light scatterer.
  • the solid-state imaging device 19 of the third embodiment has a light scattering portion 27 provided on the insulating layer side interface 42 and a scatterer, which is the interface concave portion 41 a 9 provided on the wiring layer side interface 419 . That is, the solid-state imaging device 19 of the third embodiment has a function of scattering two lights.
  • the scattering produced by the light scattering portion 27 increases the angle of incidence on the photoelectric conversion layer 409 .
  • the scattering effected by the interface concave portion 41a9 makes the incident angle different from the diffraction angle when the light traveling through the photoelectric conversion layer 409 is incident on the light scattering portion 27 again.
  • the shape of the light direction changing section 301 is not limited to the shape provided in the solid-state imaging device 19 of the third embodiment as long as it causes light scattering.
  • FIG. 44(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 110 of Modification 1 of the third embodiment.
  • FIG. 44B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-10 of the photoelectric conversion layer 40-10 included in the solid-state imaging device 1-10 .
  • a plurality of interface recesses 41a- 10 may be provided in the wiring layer side interface 41-10 .
  • a plurality of interface concave portions 41a- 10 constitute a light direction changing portion 30-10 .
  • the shape of the single interface recess 41a10 may be the same as the interface recess 41a9 of the third embodiment.
  • a plurality of interface recesses 41a 10 are provided along the X-axis direction.
  • a plurality of interface recesses 41a 10 are provided along the direction of the Y-axis orthogonal to the X-axis. That is, the plurality of interface concave portions 41a10 are arranged in a grid pattern.
  • the interval between the interface recesses 41a 10 may be the same. That is, the plurality of interface recesses 41a10 may be arranged regularly. Also, the intervals between the interface recesses 41a 10 may be different from each other. That is, the plurality of interface recesses 41a 10 may be arranged irregularly.
  • FIG. 45(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 111 of Modification 2 of the third embodiment.
  • FIG. 45B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-11 of the photoelectric conversion layer 40-11 included in the solid-state imaging device 1-11 .
  • the solid-state imaging device 1-11 of Modification 2 of the third embodiment has one interface concave portion 41a- 11 .
  • One interface concave portion 41a- 11 constitutes a light direction changing portion 30-11 .
  • the interface concave portion 41a9 of the third embodiment was square in plan view.
  • the interface concave portion 41a11 of Modified Example 2 of the third embodiment is rectangular in plan view.
  • the interface concave portion 41a11 is striped. Moreover, the length of the long side is longer than the length of the short side.
  • the interface recess 41 a 11 may extend from one DTI 22 to the other DTI 22 .
  • the depth of the interface recess 41a11 may be the same as that of the interface recess 41a9 of the third embodiment.
  • the interface recess 41a11 which is a light redirector, has a depth of 405 nm and a width of 285 nm. According to the results of the seventh study shown in FIG. 30(b), it was found that the following ratios are obtained when the light L1 is assumed to be 100%. 0th order reflected light: 10.2%. Scattered reflected light: 4.7%. Transmitted light: 20.2%. Light absorbed in trench: 8.9%. Light absorbed by silver: 12.1%. Light absorbed in silicon: 42.1%. Total: 98.1%.
  • the 7th study is more advantageous than the 5th study for the 0th order reflected light.
  • the 0th order reflected light for the fifth study was 43.6%.
  • the 0th order reflected light in the seventh study was 10.2%. That is, by providing the interface concave portion 41a11 , which is a scatterer, the ratio of the 0th-order reflected light can be reduced.
  • results were obtained showing that the light absorbed by the silicon favors the 7th study over the 5th study. Specifically, the light absorbed in silicon for the fifth study was 26.6%. On the other hand, the light absorbed by silicon in the seventh study was 42.0%. In other words, by providing the interface concave portion 41a11 , which is a scatterer, the proportion of light absorbed by silicon can be increased.
  • the interface concave portion 41a11 which is a light scatterer, light is reflected at a different angle from the reflection angle when the interface 26b on the wiring portion side is a flat surface. It turned out that it can be ejected.
  • FIG. 46(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 112 of Modification 3 of the third embodiment.
  • FIG. 46B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-12 of the photoelectric conversion layer 40-12 included in the solid-state imaging device 1-12 .
  • the solid-state imaging device 112 of Modification 3 of the third embodiment has a plurality of interface concave portions 41a12 .
  • a plurality of interface concave portions 41 a - 12 constitute a light direction changing portion 30 - 12 .
  • the single shape of the interface recess 41a12 may be the same as the interface recess 41a11 of Modification 2 of the third embodiment.
  • the plurality of interface recesses 41a12 are spaced apart from each other along a second direction orthogonal to the first direction in which the interface recesses 41a12 extend.
  • the interface recess 41a12 which is a light redirector, has a depth of 405 nm and a width of 285 nm.
  • the number of interface recesses 41a 12 is twenty-three. According to the result of the eighth study shown in FIG. 30(b), it was found that the following proportions are obtained when the incident light L1 is 100%. 0th order reflected light: 27.6%. Scattered reflected light: 3.4%. Transmitted light: 17.5%. Light absorbed in trench: 7.0%. Light absorbed by silver: 12.3%. Light absorbed in silicon: 30.8%. Total: 98.6%.
  • the 7th study is more advantageous than the 5th study for the 0th order reflected light.
  • the 0th order reflected light for the fifth study was 43.6%.
  • the 0th order reflected light in the eighth study was 27.7%. That is, by providing the interface concave portion 41a12 , which is a scatterer, the ratio of the zero-order reflected light can be reduced.
  • Transmitted light was found to favor the 8th study over the 5th study. Specifically, the transmitted light for the fifth study was 19.1%. On the other hand, the transmitted light for the eighth study was 17.5%. In other words, by providing the interface concave portion 41a12 , which is a scatterer, the proportion of transmitted light could be reduced.
  • results were obtained showing that the light absorbed by the silicon favors the eighth study over the fifth study. Specifically, the light absorbed in silicon for the fifth study was 26.6%. On the other hand, the light absorbed by silicon in the eighth study was 30.8%. In other words, by providing the interface concave portion 41a12 , which is a scatterer, the proportion of light absorbed by silicon could be increased.
  • FIG. 47(a) is a sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 113 of Modification 4 of the third embodiment.
  • FIG. 47B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-13 of the photoelectric conversion layer 40-13 included in the solid-state imaging device 1-13 .
  • the interface concave portion 41a9 of the third embodiment had a rectangular parallelepiped shape.
  • the shape of the interface concave portion is not limited to a rectangular parallelepiped.
  • the shape of the interface concave portion 41a13 in Modification 4 of the third embodiment is a quadrangular pyramid.
  • the solid-state imaging device 1-13 of Modification 4 of the third embodiment has one interface concave portion 41a- 13 .
  • One interface concave portion 41a- 13 constitutes a light direction changing portion 30-13 .
  • the interface recess 41a- 13 is provided substantially in the center of the area surrounded by the DTI 22, similarly to the interface recess 41a- 9 .
  • the depth of the interface recess 41a- 13 may be the same as the width of the interface recess 41a- 9 .
  • the length of the bottom side of the interface recess 41a- 13 may also be the same as the width of the interface recess 41a- 9 .
  • FIG. 48A is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 114 of Modification 5 of the third embodiment.
  • FIG. 48B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-14 of the photoelectric conversion layer 40-14 included in the solid-state imaging device 1-14 .
  • a plurality of interface recesses 41 a - 14 may be provided in the wiring layer side interface 41 - 14 .
  • a plurality of interface concave portions 41a- 14 constitute a light direction changing portion 30-14 .
  • the single shape of the interface recess 41a14 may be the same as the interface recess 41a12 of Modification 3 of the third embodiment.
  • a plurality of interface recesses 41a 14 are provided along the X-axis direction.
  • a plurality of interface recesses 41a 14 are provided along the Y-axis direction. That is, the plurality of interface concave portions 41a14 are arranged in a grid pattern.
  • FIG. 49(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 115 of Modification 6 of the third embodiment.
  • FIG. 49B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-15 of the photoelectric conversion layer 40-15 included in the solid-state imaging device 1-15 .
  • the solid-state imaging device 1 15 has one interface concave portion 41 a 15 .
  • One interface concave portion 41 a 15 constitutes a light direction changing portion 30 15 .
  • the interface concave portion 41a15 of the solid-state imaging device 115 has a stripe shape with a triangular cross-sectional shape.
  • the interface recess 41a15 may also extend from one DTI 22 to the other DTI 22, similar to the interface recess 41a11 of Modification 2 of the third embodiment.
  • FIG. 50(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 116 of Modification 7 of the third embodiment.
  • FIG. 50B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-16 of the photoelectric conversion layer 40-16 included in the solid-state imaging device 1-16 .
  • a plurality of interface recesses 41 a - 16 may be provided in the wiring layer side interface 41 - 16 .
  • a plurality of interface concave portions 41a- 16 constitute a light direction changing portion 30-16 .
  • the single shape of the interface recess 41a16 may be the same as the interface recess 41a15 of Modification 6 of the third embodiment.
  • the plurality of interface recesses 41a16 are spaced apart from each other along another direction orthogonal to the direction in which the interface recesses 41a16 extend.
  • FIG. 51(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 117 of Modification 8 of the third embodiment.
  • FIG. 51 ( b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-17 of the photoelectric conversion layer 40-17 included in the solid-state imaging device 1-17 .
  • the interface concave portion 41a9 of the third embodiment had a rectangular parallelepiped shape.
  • the shape of the interface concave portion is not limited to a rectangular parallelepiped.
  • the shape of the interface concave portion 41a17 of Modification 8 of the third embodiment includes a curved surface.
  • the cross-sectional shape of the interface recessed portion 41a17 includes a circular arc.
  • the cross-sectional shape of the interface recess 41a17 is a part of an ellipse.
  • the solid-state imaging device 1-17 of Modification 8 of the third embodiment has one interface concave portion 41a- 17 .
  • One interface concave portion 41a- 17 constitutes a light direction changing portion 30-17 .
  • the interface recess 41 a 17 is provided substantially in the center of the area surrounded by the DTI 22 , similarly to the interface recess 41 a 9 .
  • the depth of the interface recess 41a- 17 may be the same as the depth of the interface recess 41a- 9 .
  • the diameter of the interface recess 41a- 17 may also be the same as the width of the interface recess 41a- 9 .
  • FIG. 52 ( a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 118 of Modification 9 of the third embodiment.
  • FIG. 52 ( b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-18 of the photoelectric conversion layer 40-18 included in the solid-state imaging device 1-18.
  • a plurality of interface recesses 41a- 18 may be provided in the wiring layer side interface 41-18 .
  • a plurality of interface concave portions 41a- 18 constitute a light direction changing portion 30-18 .
  • the single shape of the interface recess 41a18 may be the same as the interface recess 41a16 of Modification 8 of the third embodiment.
  • a plurality of interface recesses 41a 18 are provided along the X-axis direction.
  • a plurality of interface recesses 41a 18 are provided along the Y-axis direction. That is, the plurality of interface recesses 41a18 are arranged in a grid pattern.
  • FIG. 53(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 119 of Modification 10 of the third embodiment.
  • FIG. 53B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-19 of the photoelectric conversion layer 40-19 included in the solid-state imaging device 1-19 .
  • the solid-state imaging device 1 19 has one interface concave portion 41 a 19 .
  • One interface concave portion 41a- 19 constitutes a light direction changing portion 30-19 .
  • the interface concave portion 41a 19 included in the solid-state imaging device 1 19 has an elliptical cross-sectional shape.
  • Interface recess 41a 19 corresponds to the surface of the sweep body extending in a predetermined direction.
  • the interface recesses 41a 19 are striped.
  • Interface recess 41 a 19 may also extend from one DTI 22 to the other DTI 22 .
  • FIG. 54(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 120 of Modification 11 of the third embodiment.
  • FIG. 54 ( b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-20 of the photoelectric conversion layer 40-20 included in the solid-state imaging device 1-20 .
  • a plurality of interface recesses 41 a 20 may be provided on the wiring layer side interface 41 a 20 .
  • a plurality of interface recesses 41 a 20 constitute a light direction changing portion 30 20 .
  • the single shape of the interface recess 41a20 may be the same as the interface recess 41a19 of Modification 10 of the third embodiment.
  • the plurality of interface recesses 41a20 are spaced apart from each other along another direction orthogonal to the direction in which the interface recesses 41a20 extend.
  • the light direction changing portion 309 and the like of the third embodiment are recesses that are recessed more than the flat interface portion 41b9 .
  • the light direction changing portion which is a light scatterer, may be a convex portion that protrudes from the interface flat portion 41b9 .
  • examples in which the light direction changing portion is a convex portion will be described as modified examples 12 to 23 of the third embodiment.
  • FIG. 55 ( a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 121 of Modification 12 of the third embodiment.
  • FIG. 55B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-21 of the photoelectric conversion layer 40-21 included in the solid-state imaging device 1-21 .
  • the wiring layer side interface 41 21 has an interface convex portion 41 a 21 and an interface flat portion 41 b 21 .
  • the solid-state imaging device 1 21 has one interface convex portion 41 a 21 .
  • One interface convex portion 41 a 21 constitutes a light direction changing portion 30 21 .
  • the interface convex portion 41a21 protrudes toward the wiring layer 5021 side.
  • the interface convex portion 41a- 21 is arranged in a wiring layer concave portion 51t - 21 recessed from the wiring layer main surface 51-21 of the wiring layer 50-21.
  • the interface protrusion 41 a 21 is provided substantially in the center of the area surrounded by the DTI 22 , similarly to the interface recess 41 a 9 .
  • the interface convex portion 41a21 may have the same height as the interface concave portion 41a9 .
  • the width of the interface convex portion 41a- 21 may also be the same as that of the interface concave portion 41a- 9 .
  • FIG. 56(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device 122 of Modification 13 of the third embodiment.
  • FIG. 56B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-22 of the photoelectric conversion layer 40-22 included in the solid-state imaging device 1-22 .
  • the solid-state imaging device 1 22 of Modification 13 of the third embodiment has a plurality of interface protrusions 41 a 22 .
  • a plurality of interface convex portions 41 a 22 constitute a light direction changing portion 30 22 .
  • the interface convex portion 41a22 may have the same shape as the interface convex portion 41a21 of Modification 12 of the third embodiment.
  • a plurality of interface convex portions 41a 22 are provided along the direction of the X-axis.
  • a plurality of interface convex portions 41a 22 are provided along the direction of the Y-axis orthogonal to the X-axis. That is, the plurality of interface protrusions 41a22 are arranged in a grid pattern.
  • the intervals between the interface protrusions 41a 22 may be the same. That is, the plurality of interface protrusions 41a22 may be arranged regularly. Also, the intervals between the interface protrusions 41a 22 may be different from each other. That is, the plurality of interface protrusions 41a22 may be arranged irregularly.
  • FIG. 57(a) is a cross-sectional view showing the structure of a solid-state imaging device 123 of Modification 14 of the third embodiment.
  • FIG. 57B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-23 of the photoelectric conversion layer 40-23 included in the solid-state imaging device 1-23 .
  • the solid-state imaging device 1 23 of Modification 14 of the third embodiment has one interface convex portion 41 a 23 .
  • One interface convex portion 41 a 23 constitutes a light direction changing portion 30 23 .
  • the interface convex portion 41a23 of Modified Example 14 of the third embodiment is rectangular in plan view. That is, the interface protrusions 41a 23 are striped.
  • the interface protrusion 41 a 23 may extend from one DTI 22 to the other DTI 22 .
  • FIG. 58(a) is a sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 124 of Modification 15 of the third embodiment.
  • FIG. 58B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-24 of the photoelectric conversion layer 40-24 included in the solid-state imaging device 1-24 .
  • the solid-state imaging device 1 24 of Modification 15 of the third embodiment has a plurality of interface protrusions 41 a 24 .
  • a plurality of interface convex portions 41a 24 constitute a light direction changing portion 30 24 .
  • the interface convex portion 41a24 may have the same shape as the interface convex portion 41a23 of the modification 14 of the third embodiment.
  • the plurality of interface protrusions 41a24 are spaced apart from each other along a second direction perpendicular to the first direction in which the interface protrusions 41a24 extend.
  • FIG. 59(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 125 of Modification 16 of the third embodiment.
  • FIG. 59B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-25 of the photoelectric conversion layer 40-25 included in the solid-state imaging device 1-25.
  • the interface convex part 41a21 of the modification 12 of 3rd Embodiment was rectangular parallelepiped shape.
  • the shape of the interface protrusion is not limited to a rectangular parallelepiped.
  • the shape of the interface convex portion 41a 25 in Modification 16 of the third embodiment is a quadrangular pyramid.
  • the solid-state imaging device 1 25 of Modification 16 of the third embodiment has one interface convex portion 41 a 25 .
  • One interface convex portion 41 a 25 constitutes a light direction changing portion 30 25 .
  • the interface convex portion 41 a 25 is provided substantially in the center of the area surrounded by the DTI 22 .
  • FIG. 60(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 126 of Modification 17 of the third embodiment.
  • FIG. 60(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-26 of the photoelectric conversion layer 40-26 included in the solid-state imaging device 1-26 .
  • the solid-state imaging device 1 26 of Modification 17 of the third embodiment has a plurality of interface convex portions 41 a 26 .
  • a plurality of interface protrusions 41 a 26 constitute a light direction changing portion 30 26 .
  • the interface convex portion 41a26 may have the same shape as the interface convex portion 41a25 of Modification 16 of the third embodiment.
  • a plurality of interface convex portions 41a 26 are provided along the direction of the X-axis.
  • a plurality of interface convex portions 41a 26 are provided along the direction of the Y-axis orthogonal to the X-axis. That is, the plurality of interface protrusions 41a26 are arranged in a grid pattern.
  • the interval between the interface protrusions 41a 26 may be the same. That is, the plurality of interface protrusions 41a26 may be arranged regularly. Also, the intervals between the interface convex portions 41a 26 may be different from each other. That is, the plurality of interface protrusions 41a26 may be arranged irregularly.
  • FIG. 61(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 127 of Modification 18 of the third embodiment.
  • FIG. 61(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-27 of the photoelectric conversion layer 40-27 included in the solid-state imaging device 1-27 .
  • the solid-state imaging device 1 27 has one interface protrusion 41 a 27 .
  • One interface convex portion 41 a 27 constitutes a light direction changing portion 30 27 .
  • the interface convex portion 41a 27 of the solid-state imaging device 1 27 has an elliptical cross-sectional shape.
  • the interface convex portion 41a 27 has a stripe shape extending in a predetermined direction.
  • the interface protrusion 41 a 27 may also extend from one DTI 22 to the other DTI 22 .
  • FIG. 62 ( a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 128 of Modification 19 of the third embodiment.
  • FIG. 62(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-28 of the photoelectric conversion layer 40-28 included in the solid-state imaging device 1-28 .
  • a plurality of interface protrusions 41a- 28 may be provided on the wiring layer side interface 41-28 .
  • a plurality of interface convex portions 41a 28 constitute a light direction changing portion 30 28 .
  • the interface convex portion 41a28 may have the same shape as the interface convex portion 41a27 of Modification 18 of the third embodiment.
  • the plurality of interface protrusions 41a 28 are spaced apart from each other along another direction perpendicular to the extending direction of the interface protrusions 41a 28 .
  • FIG. 63(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 129 of Modification 20 of the third embodiment.
  • FIG. 63(b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-29 of the photoelectric conversion layer 40-29 included in the solid-state imaging device 1-29 .
  • the shape of the interface concave portion is not limited to a rectangular parallelepiped.
  • the shape of the interface convex portion 41a 29 of Modification 20 of the third embodiment includes a curved surface.
  • the cross-sectional shape of the interface protrusion 41a29 is a part of an ellipse.
  • the solid-state imaging device 1 29 of Modification 20 of the third embodiment has one interface convex portion 41 a 29 .
  • One interface convex portion 41 a 29 constitutes a light direction changing portion 30 29 .
  • the interface protrusion 41 a 29 is provided substantially in the center of the area surrounded by the DTI 22 .
  • the height of the interface protrusion 41a29 may be the same as the depth of the interface protrusion 41a21 .
  • the diameter of the interface protrusion 41a29 may also be the same as the width of the interface protrusion 41a21 .
  • FIG. 64(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 130 of Modification 21 of the third embodiment.
  • FIG. 64 ( b) is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-30 of the photoelectric conversion layer 40-30 included in the solid-state imaging device 1-30 .
  • a solid-state imaging device 1 30 of Modification 21 of the third embodiment has a plurality of interface protrusions 41 a 30 .
  • a plurality of interface convex portions 41a- 30 constitute a light direction changing portion 30-30 .
  • the interface convex portion 41a 30 may have the same shape as the interface convex portion 41a 29 of the modified example 20 of the third embodiment.
  • a plurality of interface convex portions 41a 30 are provided along the direction of the X-axis.
  • a plurality of interface convex portions 41a 30 are provided along the direction of the Y-axis orthogonal to the X-axis. That is, the plurality of interface protrusions 41a30 are arranged in a grid pattern.
  • the intervals between the interface protrusions 41a 30 may be the same. That is, the plurality of interface protrusions 41a30 may be arranged regularly. Also, the intervals between the interface protrusions 41a 30 may be different from each other. That is, the plurality of interface protrusions 41a30 may be arranged irregularly.
  • FIG. 65(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 131 of Modification 22 of the third embodiment.
  • FIG. 65B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-31 of the photoelectric conversion layer 40-31 included in the solid-state imaging device 1-31 .
  • the solid-state imaging device 1-31 of the modified example 22 of the third embodiment has one interface convex portion 41a- 31 .
  • One interface convex portion 41a- 31 constitutes a light direction changing portion 30-31 .
  • the interface convex portion 41a31 of Modified Example 22 of the third embodiment is rectangular in plan view. That is, the interface protrusions 41a31 are striped.
  • the interface protrusion 41 a 31 may extend from one DTI 22 to the other DTI 22 .
  • FIG. 66(a) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device 132 of Modification 23 of the third embodiment.
  • FIG. 66B is a perspective view showing the wiring layer side interface 41-32 of the photoelectric conversion layer 40-32 included in the solid-state imaging device 1-32.
  • the solid-state imaging device 1 32 of Modification 23 of the third embodiment has a plurality of interface protrusions 41 a 32 .
  • a plurality of interface convex portions 41 a 32 constitute a light direction changing portion 30 32 .
  • the single shape of the interface protrusion 41a32 may be the same as the interface protrusion 41a31 of Modification 22 of the third embodiment.
  • the plurality of interface protrusions 41a- 32 are spaced apart from each other along a second direction perpendicular to the first direction in which the interface protrusions 41a- 32 extend.
  • the solid-state imaging device 1 1 of the second embodiment and the solid-state imaging devices 1 2 to 1 8 of the modifications of the second embodiment include the light scattering section 27 that generates diffracted light caused by plasmon.
  • the solid-state imaging device 19 of the third embodiment and the solid-state imaging devices 110 to 132 of Modifications 1 to 23 also include a light scattering section 27 that generates diffracted light caused by plasmons.
  • the light scattering section 27 may be changed to another element.
  • the light scattering portion may have a pyramid structure in which fine irregularities are formed on the light incident surface.
  • the solid-state imaging device 1A- 1 shown in FIG. 67A is a modification of the solid-state imaging device 1-1 of the second embodiment and the solid-state imaging device 1-2 of the modification.
  • the solid-state imaging device 1A1 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 3 shown in FIG. 67B is a further modification of the solid-state imaging devices 1 3 and 1 4 of modifications of the second embodiment.
  • the solid - state imaging device 1A3 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid - state imaging device 1A5 shown in FIG. 67(c) is a further modification of the solid-state imaging devices 15 and 16 of modifications of the second embodiment.
  • the solid - state imaging device 1A5 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A7 shown in FIG. 67(d) is a further modification of the solid -state imaging devices 17 and 18 of modifications of the second embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A7 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A9 shown in FIG. 68A is a further modification of the solid-state imaging device 1A9 of the third embodiment and the solid-state imaging device 111 of the modification.
  • the solid-state imaging device 1A9 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 10 shown in FIG. 68B is a further modification of the solid-state imaging devices 1 10 and 1 12 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 10 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 13 shown in FIG. 68(c) is a further modification of the solid-state imaging devices 1 13 and 1 15 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A13 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 14 shown in FIG. 68D is a further modification of the solid-state imaging devices 1 14 and 1 16 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 14 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 17 shown in FIG. 68E is a further modification of the solid-state imaging devices 1 17 and 1 19 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 17 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 18 shown in FIG. 68(f) is a further modification of the solid-state imaging devices 1 18 and 1 20 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 18 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 21 shown in FIG. 69A is a further modification of the solid-state imaging devices 1 21 and 1 23 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 21 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 22 shown in FIG. 69B is a further modification of the solid-state imaging devices 1 22 and 1 24 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 22 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 25 shown in FIG. 69C is a further modification of the solid-state imaging devices 1 25 and 1 27 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 25 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 26 shown in FIG. 69D is a further modification of the solid-state imaging devices 1 26 and 1 28 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 26 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 29 shown in FIG. 69E is a further modification of the solid-state imaging devices 1 29 and 1 31 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 29 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • a solid-state imaging device 1A 30 shown in FIG. 69(f) is a further modification of the solid-state imaging devices 1 30 and 1 32 of modifications of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1A 30 has a pyramid structure 70 as a light scattering section.
  • FIG. 70(a) shows a solid-state imaging device 133 of a further modified example of the third embodiment.
  • the solid-state imaging device 1-33 has a reflective film 55 embedded in the wiring layer 50-13 in addition to the same configuration as the solid-state imaging device 1-9 of the third embodiment.
  • the reflection effect of the reflective film 55 can be obtained.
  • the reflective film 55 can reduce transmitted light.
  • FIG. 70(b) is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state imaging device of the fourth embodiment.
  • the light direction changing section 30-1 is provided on the wiring layer side interface 41-1. Since the angle of incidence on the light scattering section 27 only needs to be different from the angle of diffraction, the configuration for changing the direction of light may be provided on the path of light in the photoelectric conversion section.
  • the light direction changer 30-34 may be provided on the DTI side interface 43-34 .
  • the DTI-side interface 43 to 34 may be sloped as in the second embodiment.
  • the DTI-side interface 4335 may be provided with the light scatterer 44 as in the third embodiment.

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Abstract

固体撮像装置１を構成する画素８は、入射光Ｌ１を受けて散乱光を含む被吸収光Ｌ２を生じさせる光散乱部２７と、被吸収光Ｌ２を光入力面２６ａから受けて、受けた被吸収光Ｌ２に応じた信号電圧を発生する光電変換部２６と、を備える。光散乱部２７は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体２７ａを含む。光散乱部２７は、散乱光として、入射光Ｌ１に応じるプラズモンに起因する回折光を発生する。

Description

固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法
　本発明は、固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法に関する。
　ＣＭＯＳイメージセンサは、フォトダイオードを備えている。ＣＭＯＳイメージセンサは、それぞれの画素がフォトダイオードを備えることもある。ＣＭＯＳイメージセンサの技術分野では、ＣＭＯＳイメージセンサの高感度化が検討されている。フォトダイオード及びＣＭＯＳイメージセンサの技術分野では、近年、波長が８００ｎｍから１１００ｎｍまでの近赤外線領域の光の利用が活発になってきている。従って、近赤外線領域の高感度化について注目が集まっている。例えば、イメージセンサを監視技術に用いる場合、近赤外線領域の光（以下、「近赤外光」ともいう）と可視光とを併用することによって、感度を向上させることができる。近赤外光は、人間の眼で検知することができない。従って、病室の監視、Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ（ＴｏＦ）を用いたジェスチャ入力及び距離計測などに用いることができる。従って、近赤外光を検出対象とするイメージセンサの応用範囲は広い。
特開２０１７－１０８０６２号公報 国際公開第２０１８／０７９２９６号 国際公開第２０１８／０３０２１３号 特開２０２０－１３９０９号公報
押山到、横川創造、池田晴美、姥子芳樹、平野智之、大井上昴志、斎藤卓、萩本賢哉、岩元勇人、「ＰＳＤ構造を用いた裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサの赤外線感度向上」、映像情報メディア学会技術報告、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．１０、映像情報メディア学会、２０１８年３月。
　イメージセンサは、シリコンにより構成される場合がある。図２８は、シリコンの光特性を示すグラフである。横軸は光の波長を示す。縦軸は吸収される光の波長を示す。以下の説明では、吸収される光の波長を「吸収長」と称する。吸収特性を示すグラフＧ２８を参照すると、可視光から近赤外線領域に向けて、吸収長が急激に大きくなることがわかる。従って、近赤外光を検出するためには、シリコンによって構成した光吸収領域の厚みを大きくする必要がある。
　シリコンの別の光特性として、光の吸収によって生じる光強度の減衰を例示する。図２９は、光強度の減衰を示すグラフである。横軸はシリコンの内部において光が進んだ距離、換言するとシリコン中の深さを示す。縦軸は光強度を示す。グラフＧ２９ａ～Ｇ２９ｇは、それぞれ光の波長ごとの特性を示す。グラフＧ２９ａは、光の波長が８００ｎｍである場合の特性を示す。グラフＧ２９ｂは、光の波長が８５０ｎｍである場合の特性を示す。グラフＧ２９ｃは、光の波長が９００ｎｍである場合の特性を示す。グラフＧ２９ｄは、光の波長が９５０ｎｍである場合の特性を示す。グラフＧ２９ｅは、光の波長が１０００ｎｍである場合の特性を示す。グラフＧ２９ｆは、光の波長が１０５０ｎｍである場合の特性を示す。例えば、ジェスチャ入力用のイメージセンサは、波長が８５０ｎｍである光を検出対象とする。グラフＧ２９ｂを参照すると、波長が８５０ｎｍである光の１／２を吸収するためには、１２μｍの吸収長を要することがわかる。別の例示として、車載への適用が想定されているイメージセンサは、波長が９５０ｎｍである光を検出対象とする。グラフＧ２９ｄを参照すると、波長が９５０ｎｍである光の１／２を吸収するためには、４４ｍの吸収長を要することがわかる。必要とされる光の吸収率が大きくなるほど、光吸収部を構成するシリコンの吸収長も長くなる。
　しかし、一般に用いられる可視光用のイメージセンサのセンサ厚は、３μｍ程度である。監視用途イメージセンサの画素サイズも、３μｍ程度である。これらのイメージセンサの寸法からすると、上述したシリコンの吸収長は、大きいと言わざるを得ない。従って、シリコンを採用して近赤外光を検出対象とする場合には、検出に要するシリコンの厚さが、イメージセンサの設計及び製造の問題である。
　そこで、例えば、特許文献１及び非特許文献１は、上述の問題を解決することを目指した技術を開示する。特許文献１及び非特許文献１のセンサは、光入射面にピラミッド構造を採用した光散乱部を備えている。センサに入射する光は、光散乱部によって進行方向が変わる。具体的には、光の進行方向は、シリコン層の厚さ方向に対して傾いた方向に変わる。進行方向の変化によって、シリコン層の厚さを増やすことなく、光の吸収に寄与する距離を実質的に延長することができる。
　シリコンによって構成される光吸収部は、隔離壁部を含むことがある。隔離壁は、画素間のクロストークを抑制する。隔離壁部に光を反射する機能を付与することによって、光の吸収に寄与する距離をさらに延長することも検討されている。
　例えば、特許文献１は、ディープ・トレンチ・インシュレータ（以下「ＤＴＩ」とも称する）に関する技術を開示する。ＤＩＴは、タングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）などの金属をＣＶＤ法によりトレンチに埋め込んだものである。特許文献１の図には示されてないが、負電荷保持膜の上にはカラーフィルタ及びマイクロレンズといった光学部品が配置されている。光学部品は、カラー化や集光の役割を担う。ＤＴＩは、光を透過しない。その結果、光散乱部によって生じた斜めに進行する光は、隣接する画素へ透過しない。ＤＴＩは、隣接する画素への信号電子の拡散を防止することによって、クロストークの発生を抑制している。ＤＴＩは、光を反射する。その結果、シリコンにおける光の吸収に寄与する距離を実質的に延長することができる。従って、感度を向上させることができる。
　例えば、特許文献２は、光散乱部とトレンチとを有する素子構造を開示する（特許文献２の図２５及び図２８参照）。特許文献２は、トレンチに埋設されるいくつかの材料を例示する。トレンチに埋設された材料は、コアを形成する。特許文献２は、材料としてタングステン、タンタル、銅、アルミニウム及び銀等を例示する。これらの金属材料は、可視光及び近赤外緯線光を透過しない。特許文献２は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物を主成分とする誘電体によりコアの周囲を薄く覆う構造を開示する。特許文献２は、シリコンをコアにした場合について多層膜の干渉の計算を行うことによって、シリコンをコアにした場合の利点を示している。特許文献２は、誘電体を有する構造によれば感度が低下するという作用も指摘している。誘電体を有する構造によれば、コアを構成する金属の物性により、可視光及び近赤外光の一部が吸収されるため、その分だけ感度が低下する。特許文献２は、トレンチへ埋設する材料として金属材料を用いることについて否定的である。特許文献２では、トレンチへ埋設する材料として、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、又は、単結晶シリコンを主成分とする材料も例示する。
　特許文献３は、構造色フィルタを用いた固体撮像装置を開示する。特許文献３の固体撮像装置は、単位画素１０３を構成する受光素子１０１の内部で回折した光が、隣接する画素１０３へと透過していくことを防止する。その結果、隣り合う画素間のクロストークの発生が防止される。しかし、構造色フィルタは、光散乱部として機能しない。構造色フィルタは、光フィルタとして機能する。この場合、構造色フィルタで生じる散乱は、小さいことが望ましい。特許文献３の固体撮像装置は、金属トレンチ構造を有する。特許文献３は、金属トレンチ構造の材料として、例えば、タングステン、チタン、銅、アルミニウム及びこれらの合金からなる群より選択される少なくとも１つの金属を例示する。
　撮像素子の技術分野にあっては、上述した構成を採用する撮像素子よりも、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることが望まれている。本発明は、近赤外光の光電変換効率のさらなる向上が可能な固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法を提供する。
　本発明の第１の形態は、複数の画素を含む固体撮像装置である。画素は、入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、被吸収光を光入力面から受けて、受けた被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部と、を備える。光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含み、散乱光として、入射光に応じるプラズモンに起因する回折光を発生する。
　固体撮像装置は、複数の金属構造体を含む光散乱部によって入射光を回折する。複数の金属構造体を含む光散乱部による光の回折は、プラズモン現象に起因する。回折光の発生は、複数の金属構造体の配置を規定する周期長によって制御することができる。従って、所望の散乱角を得ることができるので、入射光の波長と光電変換部の光吸収特性から定まる光路長を確保することが可能である。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
　第１の形態の固体撮像装置は、複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとしてもよい。光電変換部の屈折率の実部を変数ｎとしてもよい。入射光の波長を変数λとしてもよい。変数ｌを１又は２としてもよい。変数Ｐ、変数ｎ、変数λ及び変数ｌは、式（１）を満たしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　この構成によれば、光電変換部の厚み方向に直進する０次回折光の割合が下がる。光電変換部の厚み方向に対して斜め方向に進行する次数の回折光の割合が高まる。その結果、光電変換部における回折光の光量を所望の態様に設定できる。さらに、光の吸収に寄与する距離も所望の態様にすることができる。従って、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
　第１の形態の固体撮像装置における複数の金属構造体は、第１の方向に沿った第１の周期構造と、第１の方向に交差する第２の方向に沿った第２の周期構造と、を構成してもよい。この構成によれば、第１の周期構造が対象とする入射光の態様又は回折の態様を、第２の周期構造が対象とする入射光の態様又は回折の態様と異ならせることができる。
　第１の形態の固体撮像装置における第１の周期構造の周期長は、第２の周期構造の周期長と異なってもよい。この構成によっても、第１の周期構造が対象とする入射光の態様又は回折の態様を、第２の周期構造が対象とする入射光の態様又は回折の態様と異ならせることができる。
　第１の形態の固体撮像装置は、光散乱部と光電変換部との間に配置された電荷保持膜をさらに備えてもよい。この構成によっても、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。さらに、暗電流の抑制を図ることもできる。
　第１の形態の固体撮像装置における光電変換部の光入力面には、高濃度不純物層が設けられていてもよい。この構成によっても、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。さらに、暗電流の抑制を図ることもできる。
　第１の形態の固体撮像装置における複数の金属構造体は、銀、アルミニウム、金、銅、及び、チタンの窒化物からなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。この構成によれば、銀、アルミニウム、金、銅、及び、チタンの窒化物からなる群より選ばれる材料によって形成された金属構造体を備えた固体撮像装置を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置における複数の金属構造体は、銀を主成分として含む材料、アルミニウムを主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、及び、チタンの窒化物を主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。この構成によれば、銀を主成分として含む材料、アルミニウムを主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、及び、チタンの窒化物を主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成された金属構造体を備えた固体撮像装置を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置は、互いに隣接し合う画素の間に設けられた第１隔離壁部をさらに備えてもよい。第１隔離壁部は、トレンチと、トレンチに埋め込まれた光反射部とを含んでもよい。光反射部は、入射光の波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲における屈折率の実部（ｎ２）及び屈折率の虚部（ｋ２）が、式（２）を満たす材料によって形成されてもよい。この構成によれば、第１隔離壁部において回折光を好適に反射させることが可能になる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　第１の形態の固体撮像装置における光反射部は、銀、銅、金、白金、及び、ビスマスからなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。これらの材料は波長９５０ｎｍにおいて式（２）を満たしている。この構成によれば、銀、銅、金、白金、及び、ビスマスからなる群より選ばれる材料によって形成された光反射部を備えた固体撮像装置を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置における光反射部は、銀を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、白金を主成分として含む材料、及び、ビスマスを主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。この構成によれば、銀を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、白金を主成分として含む材料、及び、ビスマスを主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成された光反射部を備えた固体撮像装置を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、４５ｎｍ以上であり、光反射部は、銀又は銀を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によれば、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、５０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、銅又は銅を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、６０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、金又は金を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、３０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、白金又は白金を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、７０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、ビスマス又はビスマスを主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置は、互いに隣接し合う画素の間に設けられた第１隔離壁部をさらに備えてもよい。第１隔離壁部は、トレンチと、トレンチに埋め込まれた光反射部とを含んでもよい。トレンチの幅は、３５ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置における第１隔離壁部は、トレンチの壁面と光反射部との間に設けられた負電荷保持膜を更に含んでもよい。この構成によれば、トレンチの界面における暗電流の発生を抑制することができる。
　第１の形態の固体撮像装置における負電荷保持膜は、酸化アルミニウムによって形成されてもよい。この構成によれば、酸化アルミニウムによって形成された負電荷保持膜を備える固体撮像装置を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置における負電荷保持膜は、シリコン窒化物によって形成されてもよい。この構成によれば、シリコン窒化物によって形成された負電荷保持膜を備える固体撮像装置を得ることができる。
　第１の形態の固体撮像装置は、互いに隣接し合う画素の間に設けられると共に、トレンチとトレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第１隔離壁部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチとトレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。第１隔離壁部の光反射部から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＷＰＤとしてよい。複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとしてよい。複数の金属構造体の周期数、すなわち、複数の金属構造体の本数を変数Ｍとしてよい。複数の金属構造体のそれぞれの幅を変数Ｗｍｅｔａｌとしてよい。変数ＷＰＤ、変数Ｐ及び変数Ｗｍｅｔａｌは、式（３）を満たしてよい。変数ｊは０又は正の整数であってもよい。この構成によれば、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。式（３）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 　　±はＷＰＤの上下限を示す。
　第１の形態の固体撮像装置は、複数の金属構造体から第１隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＸＬとし、複数の金属構造体から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＸＲとしたとき、変数ＸＬ及び変数ＸＲは、互いに等しくてもよい。この構成によっても、干渉の度合いをさらに強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
　第１の形態の固体撮像装置は、互いに隣接し合う画素の間に設けられると共に、トレンチとトレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第１隔離壁部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチとトレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。第１隔離壁部の光反射部から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＷＰＤとしてもよい。複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとしてもよい。複数の金属構造体の周期数、すなわち、複数の金属構造体の本数を変数Ｍとしてもよい。変数ＷＰＤ、変数Ｐ及び変数Ｍは、式（４）を満たしてもよい。変数ｊは０又は正の整数であってもよい。この構成によっても、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。そして、式（４）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　本発明の第２の形態である固体撮像装置は、複数の画素と、互いに隣接し合う画素の間に設けられた第１隔離壁部と、備える。画素は、被吸収光を光入力面から受けて、受けた被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部を含む。第１隔離壁部は、トレンチと、トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む。光反射部は、画素に入射する入射光の波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲における屈折率の実部（ｎ２）及び屈折率の虚部（ｋ２）が、式（５）を満たす材料によって形成される。この構成によれば、第１隔離壁部において回折光を好適に反射させることが可能になる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　第２の形態の固体撮像装置における光反射部は、銀、銅、金、白金、及び、ビスマスからなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。この構成によれば、銀、銅、金、白金、及び、ビスマスからなる群より選ばれる材料によって形成された光反射部を備えた固体撮像装置を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置における光反射部は、銀を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、白金を主成分として含む材料、及び、ビスマスを主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。この構成によれば、銀を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、白金を主成分として含む材料、及び、ビスマスを主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成された光反射部を備えた固体撮像装置を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、４５ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、銀又は銀を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によれば、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、５０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、銅又は銅を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、６０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、金又は金を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、３０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、白金又は白金を主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置におけるトレンチの幅は、７０ｎｍ以上であってもよい。光反射部は、ビスマス又はビスマスを主成分として含む材料によって形成されてもよい。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置における第１隔離壁部は、トレンチの壁面と光反射部との間に設けられた負電荷保持膜を更に含んでもよい。この構成によれば、トレンチの界面における暗電流の発生を抑制することができる。
　第２の形態の固体撮像装置における負電荷保持膜は、酸化アルミニウムによって形成されてもよい。この構成によれば、酸化アルミニウムによって形成された負電荷保持膜を備える固体撮像装置を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置における負電荷保持膜は、シリコン窒化物によって形成されてもよい。この構成によれば、シリコン窒化物によって形成された負電荷保持膜を備える固体撮像装置を得ることができる。
　第２の形態の固体撮像装置は、入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接する第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含んでもよい。第１隔離壁部の光反射部から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＷＰＤとしてもよい。複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとしてもよい。複数の金属構造体の周期数、すなわち、複数の金属構造体の本数を変数Ｍとしてもよい。複数の金属構造体のそれぞれの幅を変数Ｗｍｅｔａｌとしてもよい。変数ＷＰＤ、変数Ｐ及び変数Ｗｍｅｔａｌは、式（６）を満たしてもよい。変数ｊは０又は正の整数であってもよい。この構成によれば、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。そして、式（６）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　第２の形態の固体撮像装置は、複数の金属構造体から第１隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＸＬとし、複数の金属構造体から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＸＲとしたとき、変数ＸＬ及び変数ＸＲは、互いに等しくてもよい。この構成によっても、干渉の度合いをさらに強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
　第２の形態の固体撮像装置は、入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接する第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含んでもよい。第１隔離壁部から第２隔離壁部までの距離を変数ＷＰＤとしてもよい。複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとしてもよい。複数の金属構造体の周期数、すなわち、複数の金属構造体の本数を変数Ｍとしてもよい。変数ＷＰＤ、変数Ｐ及び変数Ｍは、式（７）を満たしてもよい。変数ｊは０又は正の整数であってもよい。この構成によっても、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。式（７）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　第２の形態の固体撮像装置は、入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接する第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。第１隔離壁部の光反射部から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＷＰＤとしてもよい。光電変換部の屈折率の実部を変数ｎＳｉとしてもよい。入射光の波数を変数ｋ０としてもよい。光散乱部によって入射光に生じる回折の角度を変数θｄとしてもよい。変数ｍが自然数であってもよい。変数ＷＰＤ、変数ｎＳｉ、変数ｋ０、変数θｄ、及び変数ｍは、式（８）を満たしてもよい。この構成によっても、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。そして、式（８）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　本発明の第３の形態である固体撮像装置は、複数の画素と、互いに隣接し合う画素の間に設けられた第１隔離壁部と、備える。画素は、被吸収光を光入力面から受けて、受けた被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部を含む。第１隔離壁部は、トレンチと、トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む。トレンチの幅は、３５ｎｍ以上である。光反射部は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分として含む材料によって形成される。この構成によっても、回折光を好適に反射できる第１隔離壁部を得ることができる。
　第３の形態である固体撮像装置は、入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接する第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含んでもよい。第１隔離壁部の光反射部から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＷＰＤとしてもよい。複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとしてもよい。複数の金属構造体の周期数、すなわち、複数の金属構造体の本数を変数Ｍとしてもよい。複数の金属構造体のそれぞれの幅を変数Ｗｍｅｔａｌとしてもよい。変数ＷＰＤ、変数Ｐ及び変数Ｗｍｅｔａｌは、式（９）を満たしてもよい。変数ｊは０又は正の整数であってもよい。この構成によっても、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。そして、式（９）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　第３の形態である固体撮像装置は、入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、光電変換部を挟んで第１隔離壁部に隣接する第２隔離壁部と、をさらに備えてもよい。第１隔離壁部の光反射部から第２隔離壁部の光反射部までの距離を変数ＷＰＤとしてもよい。光電変換部の屈折率の実部を変数ｎＳｉとしてもよい。入射光の波数を変数ｋ０としてもよい。光散乱部によって入射光に生じる回折の角度を変数θｄとしてもよい。変数ｍが自然数であってもよい。変数ＷＰＤ、変数ｎＳｉ、変数ｋ０、変数θｄ、及び変数ｍは、式（１０）を満たしてもよい。この構成によっても、第１隔離壁部と第２隔離壁部との間に定在波が存在する干渉場を形成することができる。式（１０）を満たすことによって、干渉の度合いを強めることができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　本発明の第４の形態は、複数の画素と、互いに隣接し合う画素の間に設けられると共にトレンチ及びトレンチに埋め込まれた光反射部を含む第１隔離壁部と、を有する固体撮像装置の製造方法である。固体撮像装置の製造方法は、トレンチを形成する工程と、トレンチに光反射部を形成する工程と、を含む。光反射部を形成する工程では、入射光の波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲における屈折率の実部（ｎ２）及び屈折率の虚部（ｋ２）が、式（１１）を満たす材料を、原子層堆積法によってトレンチに設ける。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　固体撮像装置の製造方法によれば、回折光を好適に反射させる第１隔離壁部を形成することができる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めた固体撮像装置を製造することができる。
　第４の形態である固体撮像装置の製造方法において、光反射部を、銀を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成してもよい。銀を含む原料ガスは、トリエチルホスフィン（６，６，７，７，８，８，８－ヘプタフルオロ－２，２－ジメチル－３，５－オクタンジオナート）銀（Ｉ）であってもよい。この方法によれば、銀により構成された光反射部を形成することができる。
　第４の形態態である固体撮像装置の製造方法において、光反射部を形成する工程では、光反射部を、銅を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成してもよい。銅を含む原料ガスは、ビス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）銅（II）又は、ビス（６，６，７，７，８，８，８－ヘプタフルオロ－２，２－ジメチル－３，５－オクタンジオナート）銅（II)であってもよい。この方法によれば、銅により構成された光反射部を形成することができる。
　第４の形態である固体撮像装置の製造方法において、光反射部を形成する工程では、光反射部を、金を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成してもよい。金を含む原料ガスは、トリメチル（トリメチルホスフィン）金（III)であってもよい。この方法によれば、金により構成された光反射部を形成することができる。
　第４の形態である固体撮像装置の製造方法において、光反射部を形成する工程では、光反射部を、アルミニウムを含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成してもよい。アルミニウムを含む原料ガスは、トリメチルアルミニウム、トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）アルミニウム、又はトリエチルアルミニウムであってもよい。この方法によれば、アルミニウムにより構成された光反射部を形成することができる。
　第４の形態である固体撮像装置の製造方法において、光反射部を形成する工程では、光反射部を、ビスマスを含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成してもよい。ビスマスを含む原料ガスは、トリフェニルビスマス、トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）ビスマス、ビス（アセタート－Ｏ）トリフェニルビスマス、トリス（２－メトキシフェニル）ビスムチン、トリ（ｔｅｒｔ－ブチルオキシ）ビスマス、トリス（１，１，２－トリメチルプロピルオキシ）ビスマス、及び、トリス（１，１－ジイソプロピル－２－メチルプロピルオキシ）ビスマスからなる群より選ばれる材料であってもよい。この方法によれば、ビスマスにより構成された光反射部を形成することができる。
　第４の形態である固体撮像装置の製造方法において、光反射部を形成する工程では、光反射部を、白金を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成してもよい。白金を含む原料ガスは、（トリメチル）メチルシクロペンタジエニル白金（ＩＶ）であってもよい。この方法によれば、白金により構成された光反射部を形成することができる。
　上記の固体撮像装置が備える光電変換部は、光入力面を含む光電変換主面と、光電変換主面とは逆側の光電変換裏面と、を含んでもよい。光電変換裏面上には、被吸収光の進行方向を変更する光方向変更部が設けられてもよい。光方向変更部は、進行方向が変更された後であり基準軸を基準とした被吸収光の角度が、進行方向が変更される前であり基準軸を基準とした被吸収光の角度と異なるように、被吸収光の進行方向を変更してもよい。
　本発明の第５の形態である固体撮像装置は、被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部を含む複数の画素と、トレンチ及びトレンチに埋め込まれた光反射部を含み互いに隣接し合う画素の間に設けられた隔離壁部と、備える。光電変換部は、入射光を受ける光入力面を含む光電変換主面と、光電変換主面とは逆側の光電変換裏面と、を含む。光電変換裏面上には、光方向変更部が設けられる。光方向変更部は、進行方向が変更された後であり基準軸を基準とした被吸収光の角度が、進行方向が変更される前であり基準軸を基準とした被吸収光の角度と異なるように、被吸収光の進行方向を変更する。
　上記の固体撮像装置において、進行方向が変更された後の被吸収光の光入力面の法線を基準軸とし、基準軸を基準とした角度は、進行方向が変更される前の被吸収光の光入力面の法線を基準とした角度に対応してもよい。ここでいう角度は基準軸に対する角度の絶対値とする。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更部は、法線を基準とした基準軸に対して傾斜すると共に、受けた光を反射してもよい。
　上記の固体撮像装置において、光電変換裏面には、配線部が接してもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更部は、配線部に設けられた反射部を含んでもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更部は、光電変換裏面を基準として突出する又は光電変換裏面を基準として窪む少なくとも１個の光方向変更体を含んでもよい。
　上記の固体撮像装置において、光電変換裏面を基準として突出する光方向変更体の高さ又は光電変換裏面を基準として窪む光方向変更体の深さは、光電変換部の屈折率に基づく被吸収光の波長に対応する。
　上記の固体撮像装置において、光電変換裏面を基準とした光方向変更体の高さは、光電変換部の屈折率に基づく被吸収光の波長の１／１０の長さより、大きくてもよい。
　上記の固体撮像装置において、光電変換裏面を基準とした光方向変更体の高さは、光電変換部の屈折率に基づく被吸収光の波長の５倍の長さより、小さくてもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体は、平面である面を含んでもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の断面形状は、矩形である部分を含んでもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の形状は、平面である面によって構成された直方体であってもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の断面形状は、三角形であってもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の形状は、平面である面によって構成された四角錐であってもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の形状は、平面である面によって構成された三角柱であってもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体は、曲面である面を含んでもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の断面形状は、楕円である部分を含んでもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の形状は、楕円である部分を含む断面を軸線まわりに回転させた回転体であってもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更体の形状は、楕円である部分を含む断面を軸線に沿って延伸させた掃引体であってもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更部は、複数の光方向変更体が第１の方向に沿って複数配置されると共に第１の方向と交差する第２の方向に沿って複数配置されることによって、平面視して格子状に構成されてもよい。
　上記の固体撮像装置において、光方向変更部は、光方向変更体が第１の方向に沿って延びると共に第１の方向と交差する第２の方向に沿って複数配置されることによって、平面視して縞状に構成されてもよい。
　上記の固体撮像装置の光電変換部は、光入力面を含む第１光電変換界面と、第１光電変換界面とは異なる界面であり、光入力面から受け入れた被吸収光の進行方向を変更する第２光電変換界面と、を含んでもよい。被吸収光は、第１の角度をもって光入力面から光電変換部の内部へ進んでもよい。第２光電変換界面において進行方向が変更された被吸収光は、第２の角度をもって光入力面に入射してもよい。第２光電変換界面は、第２の角度が第１の角度と、異なるように、被吸収光の進行方向を変更してもよい。
　上記の固体撮像装置の光電変換部は、第２光電変換界面は、第１光電変換界面とは逆側の光電変換裏面上に設けられた配線部との境界面であってもよい。
　第２光電変換界面は、第１光電変換界面と交差するように設けられたトレンチとの境界面であってもよい。
　本発明によれば、近赤外光の光電変換効率のさらなる向上が可能な固体撮像装置及び固体撮像装置の製造方法が提供される。
図１は、実施形態に係る固体撮像装置の構成を概略的に示す図である。 図２は、画素の電気的な構成を示す図である。 図３は、画素に提供される制御信号の例示である。 図４は、画素の構造を示す図である。 図５は、図４の一部である光入力面の近傍（Ｓ１）を拡大して示す図である。 図６は、光散乱部とＤＴＩの働きを概略的に示す図である。 図７は、ＤＴＩの働きを概略的に示す図である。 図８は、第１の部材から第２の部材へ光が垂直入射したときの反射率を示すグラフである。 図９は、ＤＴＩで光が反射するごとに光が減衰する様子を模式的に示す図である。 図１０は、反射回数と実効倍率との関係を示すグラフである。 図１１は、反射回数が無限回である場合における反射率と実効倍率との関係を示すグラフである。 図１２は、各種材料の屈折率をまとめた一覧表である。 図１３は、埋設材料の屈折率の実部と屈折率の虚部との関係を示すグラフである。 図１４は、各種材料の複素屈折率、参考元、シリコンとの関係における反射率、誘電率の実数部及び誘電率の虚数部をまとめた一覧表である。 図１５（ａ）は、検討用の解析モデルの概略図である。図１５（ｂ）は膜厚と反射率との関係を示すグラフである。図１５（ｃ）は、膜厚と透過率との関係を示すグラフである。 図１６は、最適幅を得る計算に用いる各種パラメータを示す図である。 図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１７（ｃ）及び図１７（ｄ）は、固体撮像装置を製造する方法の主要な工程を示す図である。 図１８は、変形例の固体撮像装置が備える光散乱部を示す図である。 図１９は、負電荷保持膜を備える固体撮像装置を示す図である。 図２０（ａ）はピラミッド状の光散乱部を示す図である。図２０（ｂ）はランダム凹凸状の光散乱部を示す図である。 図２１（ａ）は第１の検討に用いたモデルを示す図である。図２１（ｂ）は、第１の検討結果を示すグラフである。 図２２（ａ）、図２２（ｂ）、図２２（ｃ）及び図２２（ｄ）は、第２の検討に用いた条件を概略的に示す図である。 図２３（ａ）、図２３（ｂ）、図２３（ｃ）及び図２３（ｄ）は、第２の検討に用いた条件を概略的に示す図である。 図２４（ａ）は第２の検討に用いた条件を概略的に示す図である。図２４（ｂ）は、第２の検討結果を示すグラフである。 図２５（ａ）はＤＴＩを備えない固体撮像装置においてプラズモンを利用した回折モードのシミュレーションの結果を示すコンター図である。図２５（ｂ）はＤＴＩを備えない固体撮像装置においてプラズモンを利用した回折モードのシミュレーションの結果を示す円グラフである。 図２６（ａ）はＤＴＩを備えた固体撮像装置においてプラズモンを利用した回折モードのシミュレーションの結果を示すコンター図である。図２６（ｂ）はＤＴＩを備えた固体撮像装置においてプラズモンを利用した回折モードのシミュレーションの結果を示す円グラフである。 図２７は、シリコン厚さと積算吸収量との関係を示すグラフである。 図２８は、シリコンの光特性を示すグラフである。 図２９は、光強度の減衰を示すグラフである。 図３０（ａ）は、第５の検討の結果である電界強度の分布を示すコンター図である。図３０（ｂ）は、第５の検討、第６の検討、第７の検討及び第８の検討の結果をまとめた表である。 図３１は、第５の検討に用いた解析モデルを簡易的に示す図である。 図３２（ａ）は、第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３２（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図３３は、第２実施形態の固体撮像装置１１の光電変換層の内部において光が進行する様子を模式的に示す図である。 図３４は、第６の検討の結果である電界強度の分布を示すコンター図である。 図３５（ａ）は、第２実施形態の変形例１の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３５（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図３６（ａ）は、第２実施形態の変形例２の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３６（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図３７（ａ）は、第２実施形態の変形例３の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３７（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図３８（ａ）は、第２実施形態の変形例４の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３８（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図３９（ａ）は、第２実施形態の変形例５の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３９（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４０（ａ）は、第２実施形態の変形例６の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４０（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４１（ａ）は、第２実施形態の変形例７の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４１（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４２（ａ）は、第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４２（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４３は、第３実施形態の固体撮像装置１９の光電変換層４０９の内部において光が進行する様子を模式的に示す図である。 図４４（ａ）は、第３実施形態の変形例１の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４４（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４５（ａ）は、第３実施形態の変形例２の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４５（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４６（ａ）は、第３実施形態の変形例３の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４６（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４７（ａ）は、第３実施形態の変形例４の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４７（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４８（ａ）は、第３実施形態の変形例５の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４８（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図４９（ａ）は、第３実施形態の変形例６の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図４９（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５０（ａ）は、第３実施形態の変形例７の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５０（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５１（ａ）は、第３実施形態の変形例８の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５１（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５２（ａ）は、第３実施形態の変形例９の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５２（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５３（ａ）は、第３実施形態の変形例１０の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５３（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５４（ａ）は、第３実施形態の変形例１１の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５４（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５５（ａ）は、第３実施形態の変形例１２の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５５（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５６（ａ）は、第３実施形態の変形例１３の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５６（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５７（ａ）は、第３実施形態の変形例１４の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５７（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５８（ａ）は、第３実施形態の変形例１５の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５８（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図５９（ａ）は、第３実施形態の変形例１６の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図５９（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６０（ａ）は、第３実施形態の変形例１７の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６０（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６１（ａ）は、第３実施形態の変形例１８の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６１（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６２（ａ）は、第３実施形態の変形例１９の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６２（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６３（ａ）は、第３実施形態の変形例２０の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６３（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６４（ａ）は、第３実施形態の変形例２１の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６４（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６５（ａ）は、第３実施形態の変形例２２の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６５（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層配線層側界面４を示す斜視図である。 図６６（ａ）は、第３実施形態の変形例２３の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図６６（ｂ）は、固体撮像装置が備える光電変換層の配線層側界面を示す斜視図である。 図６７（ａ）、図６７（ｂ）、図６７（ｃ）及び図６７（ｄ）は、第２実施形態及び第２実施形態の変形例の固体撮像装置のさらなる変形例を示す断面図である。 図６８（ａ）、図６８（ｂ）、図６８（ｃ）、図６８（ｄ）、図６８（ｅ）及び図６８（ｆ）は、第３実施形態の固体撮像装置のさらなる変形例を示す断面図である。 図６９（ａ）、図６９（ｂ）、図６９（ｃ）、図６９（ｄ）、図６９（ｅ）及び図６９（ｆ）は、第３実施形態の固体撮像装置のさらなる変形例を示す断面図である。 図７０（ａ）は、第３実施形態の固体撮像装置のさらなる変形例を示す断面図である。図７０（ｂ）は、第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
　以下の説明は、フォトダイオード又は個々の画素がフォトダイオードを備えたＣＭＯＳイメージセンサの高感度化に関する。特に、以下の説明は、近赤外光領域の高感度化に関する。
　図１に示すように、本実施形態の固体撮像装置１は、いわゆる裏面照射型のイメージセンサである。なお、固体撮像装置１は、逆側から光を受けてもよい。逆側とは、後述する支持基板１１側である。固体撮像装置１は、画素部２と、画素制御部３と、信号処理部４と、複数の水平制御線６と、複数の垂直信号線７と、を有する。画素部２、画素制御部３及び信号処理部４などは、後述するセンサ基板１２に設けられている。センサ基板１２は、支持基板１１に張り合わされている。画素部２が形成されたシリコンウェハであるセンサ基板１２は、薄い。従って、センサ基板１２は、機械的強度が得られない。支持基板１１は、固体撮像装置１の機械的強度を持たせる。センサ基板１２の受光領域Ｓに対応する部分には、画素部２が設けられている。画素部２は、二次元状に配置された複数の画素８を有する。画素８は、入射した光に対応する信号電圧を垂直信号線７に出力する。画素制御部３は、水平制御線６を介してそれぞれの画素８に接続されている。画素制御部３は、画素８の動作を制御するための制御信号φを出力する。信号処理部４は、垂直信号線７を介してそれぞれの画素８に接続されている。信号処理部４は、画素８が出力する信号電圧Δを受ける。信号処理部４は、画素８から出力された信号電圧Δから画像信号を生成する。
　図２は、画素８の電気的な構成を示す図である。画素８は、いわゆる４トランジスタ型ＣＭＯＳイメージセンサである。本実施形態の画素８は、Ｎチャネルタイプである。画素８の信号は、信号電子が担う。なお、画素８は、Ｐチャネルタイプであってもよい。
　画素８は、フォトダイオードＰＤと、浮遊拡散層ＦＤと、トランスファゲートＴＧと、リセットトランジスタＲＧと、ソースフォロアトランジスタＳＦと、選択トランジスタＳＥＬと、を有する。
　フォトダイオードＰＤは、ＰＮ接合型である。フォトダイオードＰＤは、キャリアとしての信号電子を発生させる。そしてフォトダイオードＰＤは、発生した信号電子を蓄積する。
　トランスファゲートＴＧ、リセットトランジスタＲＧ、ソースフォロアトランジスタＳＦ及び選択トランジスタＳＥＬは、それぞれ電界効果トランジスタである。
　トランスファゲートＴＧのソースは、フォトダイオードＰＤに接続されている。トランスファゲートＴＧのドレインは、浮遊拡散層ＦＤに接続されている。トランスファゲートＴＧのゲートは、水平制御線６に接続されている。トランスファゲートＴＧは、水平制御線６から制御信号φ１を受ける。トランスファゲートＴＧは、制御信号φ１に基づいて、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散層ＦＤへの信号電子の転送を制御する。
　浮遊拡散層ＦＤは、トランスファゲートＴＧのドレインに接続されている。つまり、浮遊拡散層ＦＤは、トランスファゲートＴＧを介してフォトダイオードＰＤに接続されている。浮遊拡散層ＦＤは、信号電子を信号電圧に変換する。浮遊拡散層ＦＤは、リセットトランジスタＲＧのソースに接続されている。浮遊拡散層ＦＤは、ソースフォロアトランジスタＳＦのゲートにも接続されている。
　リセットトランジスタＲＧのソースは、浮遊拡散層ＦＤに接続されている。リセットトランジスタＲＧのドレインは、リセットドレインに接続されている。リセットトランジスタＲＧのゲートは、水平制御線６に接続されている。リセットトランジスタＲＧは、水平制御線６から制御信号φ２を受ける。リセットトランジスタＲＧは、制御信号φ２に基づいて、浮遊拡散層ＦＤの電位をリセットする。
　ソースフォロアトランジスタＳＦのソースは、選択トランジスタＳＥＬに接続されている。ソースフォロアトランジスタＳＦのドレインは、アナログ電源に接続されている。ソースフォロアトランジスタＳＦのゲートは、水平制御線６に接続されている。ソースフォロアトランジスタＳＦは、選択トランジスタＳＥＬをゲートに入力される電圧に対応する信号電圧を介して出力する。
　選択トランジスタＳＥＬのソースは、垂直信号線７に接続されている。選択トランジスタＳＥＬのドレインは、ソースフォロアトランジスタＳＦのソースに接続されている。選択トランジスタＳＥＬのゲートは、水平制御線６に接続されている。選択トランジスタＳＥＬは、制御信号φ３に基づいて、信号電圧Δを垂直信号線７に出力する。
　図３は、画素制御部３が出力する制御信号φ１、φ２、φ３、ＲＳ、ＳＳを示す図である。図３は、第ｎ行の読み出し期間における制御信号φ１、φ２、φ３、ＲＳ、ＳＳのタイミングを示す。以下の説明において「（Ｈ）」は、信号が高（Ｈｉｇｈ）、つまりオンであること示す。「（Ｌ）」は、信号が低い（Ｌｏｗ）、つまりオフであること示す。
　画素制御部３は、制御信号φ３（Ｈ）を出力する。その結果、制御信号φ３を受けた行が選択される。続いて、画素制御部３は、制御信号φ２（Ｈ）を所定期間だけ出力する。その結果、浮遊拡散層ＦＤにリセットドレイン電圧が出力される。続いて、画素制御部３は、制御信号ＲＳ（Ｈ）を所定期間だけ出力する。その結果、リセットレベルがサンプリングされる。次に、画素制御部３は、制御信号φ１（Ｈ）を所定期間だけ出力する。その結果、フォトダイオードＰＤから浮遊拡散層ＦＤへ信号電子が転送される。次に、画素制御部３は、制御信号ＳＳ（Ｈ）を所定期間だけ出力する。その結果、浮遊拡散層ＦＤに蓄えられた信号電子に起因する信号レベルが、制御信号ＳＳ（Ｈ）のタイミングでサンプリングされる。次に、画素制御部３は、制御信号φ２（Ｈ）を所定期間だけ再び出力する。その結果、浮遊拡散層ＦＤにリセットドレイン電圧が出力される。浮遊拡散層ＦＤの電位がリセットされる。画素制御部３は、制御信号φ３（Ｌ）を出力する。その結果、第ｎ行の読み出しが終了する。その後、画素制御部３は、制御信号φ３（Ｈ）を次の第ｎ＋１行に出力する。
　信号処理部４では、サンプルされた信号レベルとリセットレベルとの差が作られる。サンプルされた信号レベルとリセットレベルとの差は、相関二重サンプリングである。相関二重サンプリングによれば、雑音を低減することができる。相関二重サンプリングによれば、オフセットを除去することができる。サンプルされた信号レベルとリセットレベルとの差は、信号成分として扱われる。この信号成分は、アナログ値からデジタル値に変換される。そして、デジタル値に変換された成分は、固体撮像装置１の外部に出力される。
　図４は、画素部２の断面を模式的に示す。画素部２は、センサ基板１２に形成されている。センサ基板１２は、配線領域１３と、素子領域１４と、を有する。センサ基板１２の配線領域１３側の面は、支持基板１１に接合されている。また、画素部２の上には、カラーフィルタ１６及びマイクロレンズ１７が配置される。カラーフィルタ１６は、カラー化の役割を担う。マイクロレンズ１７は、集光の役割を担う。
　配線領域１３は、複数の配線１８と、複数のビア１９と、ゲート２１、２１Ａと、を有する。配線１８は、銅又はアルミニウムにより形成されている。ビア１９は、配線１８同士を電気的に接続する。ビア１９は、配線１８をポリシリコンにより形成されたゲート２１、２１Ａに電気的に接続する。配線領域１３は、配線１８及びビア１９を覆う絶縁膜（不図示）も有する。
　素子領域１４は、画素８と、ＤＴＩ２２と、を有する。
　画素８は、光電変換部２６と、光散乱部２７と、を有する。光電変換部２６は、光入力面２６ａから受けた被吸収光Ｌ２に応じた信号電圧を発生する。光散乱部２７は、光電変換部２６の光入力面２６ａに設けられる。光入力面２６ａは、後述するピンニング領域３６の主面でもある。光散乱部２７は、入射光Ｌ１（図５参照）を受けて光電変換部２６に出力される被吸収光Ｌ２（図５参照）を発生する。
　光電変換部２６は、第１の領域２９と、第２の領域３１と、を有する。
　第１の領域２９は、基体部３２と、電荷蓄積部３３ａと、フォトダイオードピンニング層３３ｂと、読み出し部３４と、を有する。基体部３２は、Ｐ型であって、光入力面２６ａを構成する。基体部３２において、被吸収光Ｌ２が吸収される。その結果、信号電子が発生する。電荷蓄積部３３ａ及びフォトダイオードピンニング層３３ｂは、基体部３２と配線領域１３との間に設けられている。換言すると、電荷蓄積部３３ａは、配線領域１３側の表面近傍に設けられている。電荷蓄積部３３ａは、Ｐ型の基体部３２及びフォトダイオードピンニング層３３ｂと協働してＰＮ接合ダイオードを構成する。Ｐ＋型であるフォトダイオードピンニング層３３ｂは、電荷蓄積部３３ａと配線領域１３との間に設けられている。フォトダイオードピンニング層３３ｂは、シリコン表面の界面準位からの暗電流の発生を防ぐ。フォトダイオードピンニング層３３ｂは、チャネルストップ領域２４に接する。フォトダイオードピンニング層３３ｂの電位は、チャネルストップ領域２４の電位と同じである。
　読み出し部３４は、閾値調整領域３４ａと、Ｎ＋型領域３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、Ｐ型ウェル３４ｅと、を有する。
　閾値調整領域３４ａは、電荷蓄積部３３ａとフォトダイオードピンニング層３３ｂとに接する。閾値調整領域３４ａは、ゲート２１Ａと協働して、トランスファゲートＴＧを構成する。Ｎ＋型領域３４ｂは、閾値調整領域３４ａに接する。Ｎ＋型領域３４ｂは、浮遊拡散層ＦＤを構成する。換言すると、Ｎ＋型領域３４ｂは、閾値調整領域３４ａのフォトダイオードＰＤとは反対側に設けられている。つまり、閾値調整領域３４ａは、電荷蓄積部３３ａと浮遊拡散層ＦＤとの間に設けられている。Ｐ型ウェル３４ｅは、電荷蓄積部３３ａに隣接する。換言すると、Ｐ型ウェル３４ｅは、閾値調整領域３４ａを介して電荷蓄積部３３ａに隣接する。
　Ｎ＋型領域３４ｃは、Ｐ型ウェル３４ｅによって形成されたチャネル領域を挟んでＮ＋型領域３４ｂに隣接する。電荷蓄積部３３ａに蓄積された信号電子は、トランスファゲートＴＧを構成する閾値調整領域３４ａを介してＮ＋型領域３４ｂに読み出される。Ｎ＋型領域３４ｂは、浮遊拡散層ＦＤである。読み出された信号電子は、浮遊拡散層ＦＤにおいて電圧信号に変換される。Ｎ＋型領域３４ｄは、Ｐ型ウェル３４ｅによって形成されたチャネル領域を挟んでＮ＋型領域３４ｃに隣接する。Ｎ＋型領域３４ｄ、Ｎ＋型領域３４ｃ及びゲート２１は、ソースフォロアトランジスタＳＦを構成する。Ｎ＋型領域３４ｄには、チャネルストップ領域２４が接する。図示されていないが、リセットトランジスタＲＧと選択トランジスタＳＥＬが設けられている。
　Ｐ型ウェル３４ｅは、浮遊拡散層ＦＤと、リセットトランジスタＲＧと、ソースフォロアトランジスタＳＦと、選択トランジスタＳＥＬと、を含む。Ｐ型ウェル３４ｅは、Ｐ型の基体部３２からの信号電子の流入を防ぐ。Ｐ型ウェル３４ｅは、リセットトランジスタＲＧ、ソースフォロアトランジスタＳＦ及び選択トランジスタＳＥＬの閾値を制御する。
　図５は、図４の領域Ｓ１の拡大図である。図５に示すように、光電変換部２６は、第２の領域３１に形成されるピンニング領域３６をさらに有する。
　ピンニング領域３６（高濃度不純物層）は、基体部３２の入射側に設けられている。換言すると、ピンニング領域３６は、基体部３２の配線領域１３側とは反対の表面に設けられている。ピンニング領域３６の厚みは、３ｎｍ以上である。ピンニング領域３６の厚みは、１００ｎｍ以下である。ピンニング領域３６は、アクセプタ濃度が高い。ピンニング領域３６は、中性化している。ピンニング領域３６は、正孔を保持する。ピンニング領域３６は、暗電流の発生を抑制する。ピンニング領域３６について、さらに詳細に説明する。
　本実施形態の固体撮像装置１は、光の吸収に起因する信号電子を発生させる領域（光電変換部）が暗電流の発生を抑制する機能を奏する領域（第２の領域３１、ピンニング領域３６）を含んでいる。従って、光散乱部２７と光電変換部２６との間には、光散乱部２７から光電変換部２６へ出力される被吸収光Ｌ２を妨げる層及び膜は実質的に存在しない。
　センサをＮチャネルタイプとして説明する。入射光Ｌ１に起因する信号は、信号電子が担うとして説明する。ピンニング領域３６は、Ｐ型である。
　ピンニング領域３６は、Ｐ＋型であり、入射側の表面に形成されたピンニング層である。ピンニング領域３６は、アクセプタ濃度が高い。ピンニング領域３６の光入力面２６ａの近傍には、常時１×１０１７ｃｍ―３以上の濃度の正孔が存在する。光電変換部２６の入射側の光入力面２６ａに存在する界面準位に起因して、暗電流が発生する。この正孔は、この暗電流の発生を抑制する。
　ピンニング領域３６は、少なくとも第１の条件を満たす。ピンニング領域３６は、第２の条件及び第３の条件を満たすとさらに良好である。
　第１の条件は、ピンニング領域３６が入射側の光入力面２６ａに正孔を蓄積させ中性化していることである。第１の条件によれば、光入力面２６ａにおける暗電流の発生を抑制することができる。Ｓｉ／ＳｉＯ２界面のように複数のバンドギャップ準位を含む場合、価電子帯の電子がバンドギャップ準位を介して伝導体へ励起される。その結果、暗電流が生じる。暗電流の値は、ショックレー・リード・ホール（Ｓｃｈｏｃｋｌｅｙ－Ｒｅａｄ－Ｈａｌｌ）モデルに基づく式（１２）に示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000023
　式（１２）を構成する各パラメータは以下のとおりである。
　　Ｕ：再結合率。
　　σ＝σｎ＝σｐ：電子及び正孔のバンドギャップ準位に対する捕獲断面積。
　　ｖｔｈ：熱運動速度。
　　Ｎｔ：バンドギャップ準位密度。
　　ｎ：伝導帯の電子密度。
　　ｐ：価電子帯の正孔密度。
　　ｎｉ：真性キャリア密度。
　　ｋ：ボルツマン定数。
　　Ｔ：絶対温度。
　なお、再結合率が正の場合は、再結合を示す。再結合率が負の場合は、暗電流の生成レートを示す。Ｓｉ／ＳｉＯ２界面が空乏化している場合、ｎ，ｐ＜＜ｎｉである。この条件によれば、式（１２）から式（１３）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000024
 　Ｅｔ＝Ｅｉのとき、Ｓｉ／ＳｉＯ２界面が空乏化している場合の再結合率Ｕｄｅｐは、最大である。従って、式（１３）から式（１４）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000025
　この構成によれば、大きな暗電流が発生する。これに対して、界面近傍の正孔濃度が大きい場合、すなわち、ｐ＞＞ｎｉ＞＞ｎの場合、かつ、もっとも暗電流の発生に寄与するバンドギャップ準位はＥｔ＝Ｅｉである場合には、式（１２）から式（１５）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　式（１６）は、界面が空乏化しているときと正孔が蓄積しているときの比である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
 　式（１６）において、ｎｉは１．４５×１０１０ｃｍ－３である。例えば、ｐ＝１０１７ｃｍ－３である場合には、暗電流は１０―７倍に低減される。
　第２の条件は、少数キャリアを長寿命化させることである。少数キャリアとは、電子である。換言すると、第２の条件は、発生した電子正孔対のうちの電子がすみやかにＰ型の光電変換部２６を通過することによって、電子が電荷蓄積部３３ａに到達することである。
　少数キャリアの寿命は、ピンニング領域３６が含む結晶欠陥の数の影響を受ける。具体的には、ピンニング領域３６が含む結晶欠陥の数が減少すると、少数キャリアの寿命が延びる。結晶欠陥は、ピンニング領域３６が含む不純物濃度が大きく、かつ、高濃度領域が大きい場合に生じやすい。不純物の原子の大きさは、シリコンの原子の大きさと異なるためである。
　ピンニング領域３６は、イオン注入により設けられる。注入されるイオンの量は、不純物濃度と不純物分布との積分に相当する。結晶欠陥の発生を抑制することができるイオン注入量として、３×１０１５ｃｍ－２以下が示される。
　イオン注入は、不純物をシリコンに導入すると同時にエネルギをシリコンに持ち込む。シリコンに持ち込まれるエネルギも、結晶欠陥の要因となる。結晶欠陥は、イオン注入後に実施されるアニール処理によって回復できる。しかし、結晶欠陥は、アニール処理によっても完全に消失するわけではない。
　ピンニング領域３６の形成は、配線領域１３の形成の終了後に行われる。アニール方法は、レーザアニール法などに限定される。従って、イオン注入に起因する結晶欠陥の発生を少なくする必要がある。イオン注入によってシリコンに持ち込まれるエネルギは、不純物量に比例する。イオン注入によってシリコンに持ち込まれるエネルギは、エネルギの強さにも比例する。結晶欠陥の発生を抑制する条件として、不純物量とエネルギの積を５×１０１５ｋｅＶ・ｃｍ－２以下とすることが示される。
　第３の条件は、光電変換によって発生した電子正孔対のうちの電子を電荷蓄積部３３ａにすみやかに到達させることである。電子は、Ｐ型である基体部３２を通過した後に、電荷蓄積部３３ａに到達する。このような動作は、電位勾配に起因するドリフト運動によって電子が移動することに生じる。
　Ｐ型である基体部３２は、空乏化している。同様に、ピンニング領域３６のうちの基体部３２側の不純物濃度の低い部分は、空乏化している。空乏化した領域では、十分な電界が得られる。ピンニング領域３６のうち光入力面２６ａの近傍は、暗電流抑制のために正孔が蓄積されている。光入力面２６ａの近傍は、中性化している。不純物濃度の差は、空乏化していない領域において電子の移動を円滑にする。
　ピンニング領域３６は、不純物濃度の分布を有する。アクセプタ濃度が大きいほどフェルミレベルと価電子帯端とのエネルギ差が小さくなる。アクセプタである不純物の濃度は、ピンニング領域３６において入射側の表面から基体部３２の方向に向かって減少する。このような不純物濃度の分布によれば、ピンニング領域３６に正孔が蓄積されている部分が存在する場合であっても、信号電子は、ドリフトにより基体部３２にすみやかに移動する。
　このような不純物濃度の分布は、イオン注入によって得られる。具体的には、不純物濃度の分布のピーク位置を、光入力面２６ａに設定することにより得られる。なお、不純物濃度の分布のピーク位置を、光入力面２６ａに設けられた酸化膜中に設定してもよい。このようなピーク位置の設定によれば、光入力面２６ａから基体部３２に向かって不純物濃度が単調に減少する不純物濃度の分布が形成される。
　不純物濃度の分布は、別の条件によっても実現することができる。イオン注入を０．２ｋｅＶといった低エネルギで行う。その結果、不純物濃度の分布におけるピーク位置は、０．５ｎｍ程度になる。このような分布を有する素子をアニールすると、ピークはほぼ消失する。その結果、入射側の表面から基体部３２に向かって、不純物濃度が単調に減少する不純物濃度の分布が得られる。注入エネルギは、例えば１ｋｅＶ以下が好ましい。低エネルギのイオン注入を用いる方法によれば、酸化膜が形成されない。その結果、低エネルギのイオン注入を用いる方法は、イオン注入後に酸化膜を除去する煩雑さがないという利点がある。以下、低エネルギのイオン注入によってピンニング領域３６を形成する手法を中心に記載する。
（光散乱部）
　発明者らは、特許文献１などに示されたイメージセンサの感度をさらに向上させることを鋭意検討した。その結果、発明者らは、感度の向上が不十分である主要因の１つとして、光散乱部における光の散乱が十分でないことを突き止めた。ピラミッド状の散乱層又はランダム凹凸状の散乱層の特性を検討した結果は、後段の第１の検討及び第２の検討の欄にて詳細に説明する。
　発明者らは、光を十分に散乱させる光散乱構造として、図６に示す構造を想到するに至った。図６に示す構造は、プラズモンを用いた回折によって入射光Ｌ１を散乱させる。式（１７）は、光散乱構造に関する変数の関係を示す。光散乱構造は、複数の金属構造体２７ａによって構成されている。複数の金属構造体２７ａは、一定の周期に従って配置されている。光散乱構造は、周期構造である。光散乱構造では、プラズモンに起因して生じる回折光としてみなす。回折光は、式（１７）において散乱角θｄが９０度未満であるという条件を満たすことにより発生する。換言すると、散乱角θｄが９０度以下の場合は回折モードである。回折モードでは伝搬光がシリコン中に生成される。θｄが９０度より大きい場合は局在増強場モードである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000028
 　　Ｐ（ｎｍ）：複数の金属構造体の周期長。
　　λ（ｎｍ）：入射光の波長。
　　ｎＳｉ：シリコンの屈折率の実部。
　　ｌ：１又は２。
　通常の回折現象によって発生する回折光は、回折されずにまっすぐ進む０次光を含む。回折光は、回折角度（散乱角θｄ）の小さい方から１次光及び２次光が生成される。光散乱部２７には、第１に、０次光の割合を下げることが求められる。光散乱部２７には、第２に、回折光の中では割合が大きい１次光の回折角度（散乱角θｄ）を大きくすることが求められる。光散乱部２７には、第３に、反射率を小さくすることが求められる。式（１７）において、ｌ＝１は１次光が散乱光として使用できる範囲を示している。ｌ＝２の場合は、２次光が散乱光として使用できる範囲を示している。２次光まで散乱光として使用する場合、強度の重みをつけた１次光と２次光との平均散乱角は、１次光のみの場合より小さくなる。しかし、金属構造体の周期長は、２倍で良い。その結果、微細加工の程度が緩くなる利点がある。通常の回折現象は、光散乱部２７として利用するには適切ではない。通常の回折現象は、０次光の比率が大きく、且つ、反射率も大きいためである。
　プラズモンを利用した回折モードでは、金属構造体２７ａの下部（シリコン側）に誘起された電気双極子の振動によって回折光が発生する。回折光は、電気双極子の振動の中心から放射されるとみなされる。
　光散乱部２７は、ピンニング領域３６の表面に形成された金属膜である。光散乱部２７は、ピンニング領域３６に直接に接している。光散乱部２７は、銀、アルミニウム、金、銅、及び、チタンの窒化物からなる群より選ばれる材料によって形成されている。光散乱部２７は、銀を主成分として含む材料、アルミニウムを主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、及び、チタンの窒化物を主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成されてもよい。光散乱部２７の厚みは、１０ｎｍ以上である。光散乱部２７の厚みは、３０ｎｍ以下である。
　光散乱部２７は、画素８に隣接する別の画素８の光散乱部２７に対して分離されている。この分離とは、一方の光散乱部２７において生じたプラズモンが、隣接する他方の光散乱部２７に移動しないことを意味する。換言すると、画素８の境界部には、ギャップが設けられている。一方の光散乱部２７において生じたプラズモンが、隣接する他方の光散乱部２７に移動することを、プラズモンの干渉とも呼ぶ。このギャップによれば、画素８間でプラズモンの干渉を抑制することできる。
　光散乱部２７は、プラズモンによって生成される散乱光を生じさせる。ギャップの存在は、光散乱部２７の面積を減少させる。固体撮像装置１は、マイクロレンズ１７（図４参照）を有する。マイクロレンズ１７は、光散乱部２７の上に設けられている。マイクロレンズ１７によれば、入射光Ｌ１を光散乱部２７に集光することが可能である。その結果、感度の低下を防ぐことができる。
光散乱部２７は、凹凸構造を含んでもよい。凹凸構造は、複数の金属構造体２７ａ（複数の凸部）を含む。金属構造体２７ａは、光入力面２６ａから突出する。
　光散乱部２７は、プラズモンによって生成される回折光を発生可能な様々な構造を採用してよい。光散乱部２７は、周期的構造を含んでもよい。周期的構造として、例えば、複数の球状構造としてもよい。周期的構造として、例えば、複数の柱状構造としてもよい。このような構造は、パターン構造体と、微粒子構造体と、に分類できる。
　パターン構造体として、例えば、回折格子、ホールアレイ、ディスクアレイ、スリットアレイ、アンテナアレイ及びブルズアイアレイが例示される。回折格子は、例えば、ストライプ上の一次元配列構造であってもよい。回折格子は、例えば、正方格子状の二次元配列構造であってもよい。回折格子は、例えば、三角格子状の二次元配列構造であってもよい。ホールアレイは、ホールの形状が、円形、矩形及び三角形であってもよい。ディスクアレイは、ディスクの形状が、円板形、矩形、三角形及び半球形であってもよい。スリットアレイは、スリットの形状が一次元構造、十字型構造及びアスタリスク型構造であってもよい。スリットアレイは、それぞれの構造が、正方格子状又は三角格子状に配列されてもよい。アンテナアレイは、粒子ペア型構造、ロッドペア型構造及びボウタイ型構造であってもよい。ブルズアイアレイは、開口と同心円状の凹凸構造とを含んだ構造が正方格子状又は三角格子状に配列されてよい。
　微粒子構造として、金属材料により形成された微粒子が例示される。金属材料は、例えば、アルミニウム、銀、金及び銅などを採用してよい。微粒子の形状として、球形ナノ粒子、金属ナノシェル、金属ナノロッド及び金属ナノワイヤが例示される。微粒子構造は、局在型の表面プラズモン共鳴を利用する。微粒子構造として球形ナノ粒子を採用する場合には、粒子間に働くギャップモードを適用する。その結果、近赤外共鳴を得ることができる。球形ナノ粒子及びナノシェルの直径は、１０ｎｍ以上としてよい。球形ナノ粒子及びナノシェルの直径は、１μｍ以下としてよい。ナノロッド及びナノワイヤの直径は、１０ｎｍ以上としてよい。ナノロッド及びナノワイヤの直径は、３００ｎｍ以下としてよい。ナノロッド及びナノワイヤの長さは、５０ｎｍ以上としてよい。ナノロッド及びナノワイヤの長さは、１０μｍ以下としてよい。微粒子構造を形成する材料として、ＴｉＮなどのチッ化物系ナノ粒子、及びＭｉｅ散乱を利用するＳｉなどの高屈折率ナノ粒子も例示される。これらの微粒子構造は、化学合成法、スパッタ法及び真空蒸着法を用いて形成してもよい。真空蒸着法によれば、グレイン構造である島状の膜を形成することができる。
　周期性に基づく表面プラズモン共鳴を利用する構造の周期長は、１００ｎｍ以上であって、波長以下であることが望ましい。ギャップモードに基づく表面プラズモン共鳴を利用する構造は、粒子ペアなどの金属間距離が波長以下であることが望ましい。例えば、金属間距離として、１ｎｍ以上が望ましい。金属間距離として、１００ｎｍ以下がより望ましい。構造体は、エキシマレーザーリソグラフィ、電子線描画リソグラフィ及び集束イオンビーム加工技術などによって形成してよい。
（ＤＴＩ）
　発明者らのさらなる検討により、感度をいっそう向上させるための要因を突き止めるに至った。感度向上が不十分であり、クロストークの発生は、ＤＴＩ２２の構成に起因する。
　ＤＴＩ２２は、互いに隣接する画素８の間に設けられている。ＤＴＩ２２は、ディープトレンチ２２ａと、光反射部２２ｂと、を有する。ディープトレンチ２２ａは、入射側に設けられている。光反射部２２ｂは、ディープトレンチ２２ａに埋め込まれた金属材料により形成されている。チャネルストップ領域２４は、配線領域１３側に設けられている。ディープトレンチ２２ａに挟まれた領域には、電荷蓄積部３３ａ及び浮遊拡散層ＦＤなどが設けられている。ディープトレンチ２２ａは、画素８間の光学的なクロストークを抑制する。ディープトレンチ２２ａは、信号電子の拡散によるクロストークを抑制する。チャネルストップ領域２４は、画素８同士を電気的に分離する。より詳細には、チャネルストップ領域２４は、電荷蓄積部３３ａ及びＮ＋型領域３４ｄを電気的に分離する。
　図７に示すように、ＤＴＩ２２は、互いに隣接する画素８を光学的に切り離す。従って、ＤＴＩ２２は、理想的にはすべての光を反射し、すべての光を透過しないことが望ましい。ＤＴＩ２２の光反射性と光遮蔽性とが十分でない場合には、ＤＴＩ２２は、十分に光を反射できない。その結果、一部の光はＤＴＩ２２を透過する。隣接する画素８に漏れ込んだ光は、クロストークの原因となる。
　図８は、第１の部材から第２の部材へ光が垂直入射したときの反射率の計算値を示す。第１の部材は、シリコンにより構成される。第２の部材は、銀（Ａｇ：グラフＧ８ａ）、銅（Ｃｕ：グラフＧ８ｂ）、アルミニウム（Ａｌ：グラフＧ８ｃ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２：グラフＧ８ｄ）、タングステン（Ｗ：グラフＧ８ｅ）のいずれか一つによって構成される。横軸は、真空中における光の波長を示す。縦軸は、反射率を示す。例えば、ＴｏＦ法に用いる光の波長は、８５０ｎｍ又は９４０ｎｍである。従来のイメージセンサは、酸化シリコン（グラフＧ８ｄ）又はタングステン（グラフＧ８ｅ）により構成される。その場合、反射率は、２０％以下であることがわかった。
　感度を向上させるためには、光がＰ型基体を複数回通過することが必要である。Ｐ型基体を通過した光は、ＤＴＩ２２に入射する。入射した光は、ＤＴＩ２２によって反射される。光は、再びＰ型基体を通過する。このＰ型基体の通過とＤＴＩ２２の反射を繰り返すことにより、光の吸収に寄与する光路長Ｌが延長される。ＤＴＩ２２における反射の回数が増えると、光路長Ｌはより延長される。ＤＴＩ２２における反射の回数を増やすためには、ＤＴＩ２２の反射率Ｒを大きくすることが重要である。
　例えば、ＤＴＩ２２が光を完全に反射する場合を仮定する。光を完全に反射する場合は、反射率Ｒ＝1として表現できる。反射率Ｒ＝１と仮定した場合に、光路長Ｌは、式（１８）によって示すことができる。式（１８）によれば、光路長Ｌは、反射回数ｋに対して比例することがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000029
 　　θｄ：散乱角。
　　ＷＰＤ（ｎｍ）：第１のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂから第２のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂまでの距離（トレンチ間距離、Ｐ型基体の幅）。
　　Ｗ０（ｎｍ）：入射位置と最初に反射するＤＴＩ２２までの距離。
　　ｋ（回）：反射回数。
　次に、反射率が１未満の場合を示す。反射率が１未満の場合によれば、光路長Ｌは、式（１９）によって示すことができる。実効的な光路長Ｌは、反射によって減衰した分に応じて短くなる。式（１９）によれば、反射回数ｋに対して反射光の減衰は、等比数列によって示すことができる。図９は、反射率Ｒで反射するごとに光が減衰する様子を模式的に示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000030
 　　θｄ：散乱角。
　　ＷＰＤ（ｎｍ）：第１のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂから第２のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂまでの距離（トレンチ間距離、Ｐ型基体の幅）。
　　Ｗ０（ｎｍ）：入射位置と最初に反射するＤＴＩ２２までの距離。
　　ｋ（回）：反射回数。
　式（１９）において、右辺の第２項の第２因子を実効倍率ＥＭと呼ぶ。反射回数ｋと実効倍率ＥＭとの関係を確認した。検討の結果を図１０に示す。図１０は、反射回数ｋと実効倍率ＥＭとの関係を示す。横軸は反射回数を示す。縦軸は実効倍率ＥＭを示す。具体的には、図１０には、反射回数ｋが１回から１４回の場合の実効倍率ＥＭを示した。それぞれのグラフＧ１０ａ～Ｇ１０ｊと実効倍率ＥＭとの対応は以下のとおりである。
　　グラフＧ１０ａ：ＥＭ＝１．０。
　　グラフＧ１０ｂ：ＥＭ＝０．９。
　　グラフＧ１０ｃ：ＥＭ＝０．８。
　　グラフＧ１０ｄ：ＥＭ＝０．７。
　　グラフＧ１０ｅ：ＥＭ＝０．６。
　　グラフＧ１０ｆ：ＥＭ＝０．５。
　　グラフＧ１０ｇ：ＥＭ＝０．４。
　　グラフＧ１０ｈ：ＥＭ＝０．３。
　　グラフＧ１０ｉ：ＥＭ＝０．２。
　　グラフＧ１０ｊ：ＥＭ＝０．１。
　反射回数ｋが無限回である場合について、反射率Ｒと実効倍率ＥＭとの関係を確認した。その結果を、図１１に示す。横軸は、反射率Ｒを示す。縦軸は、実効倍率ＥＭを示す。グラフＧ１１を参照すると、無限回の反射をしているにも拘わらず、反射率Ｒが小さい場合には、実効倍率ＥＭは小さい値に留まることがわかる。反射率Ｒが０．８を越えると実効倍率ＥＭは急激に大きくなることがわかる。図１１に示された結果によれば、ＤＴＩ２２の反射率Ｒは０．８以上にすることが望ましいことがわかった。
　０．８以上の反射率Ｒを実現できるＤＴＩ２２の構成を検討した。反射率Ｒは、シリコンからＤＴＩ２２を構成する埋設材料への入射光の反射率Ｒである。埋設材料の複素屈折率に基づいて、所望の反射率Ｒを実現する構成を検討した。単純化のために垂直入射を仮定する。その結果、反射率Ｒは、式（２０）によって得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000031
 　　Ｎ１：シリコンの屈折率。
　　ｎ１：シリコンの屈折率の実部。
　　ｋ１：シリコンの屈折率の虚部。
　　Ｎ２：埋設材料（光反射部２２ｂ）の屈折率。
　　ｎ２：埋設材料（光反射部２２ｂ）の屈折率の実部。
　　ｋ２：埋設材料（光反射部２２ｂ）の屈折率の虚部。
　図１２は、各種の材料における屈折率をまとめた一覧である。式（２０）に、図１２に示すシリコンの複素屈折率を代入する。そうすると、Ｒ＝０．８の場合のｎ２とｋ２との関係式を求めることができる。図１３は、その関係式のグラフＧ１３として示したものである。横軸は実数部ｎ２を示す。縦軸は虚数部ｋ２を示す。菱形のマーカーＭ１３ａは波長８００ｎｍの場合に対応する。十型のマーカーＭ１３ｂは、波長１１００ｎｍの場合に対応する。マーカーＭ１３ａ、Ｍ１３ｂは、互いにほぼ重複している。そして、波長８００ｎｍから波長１１００ｎｍまでの値であっても、おおむね同様の傾向を示す。つまり、マーカーＭ１３ａ、Ｍ１３ｂは、互いにほぼ重複する。マーカーＭ１３ａ、Ｍ１３ｂを基準として左上の領域Ａ１３では、反射率が０．８以下である。グラフＧ１３は、マーカーＭ１３ａ、Ｍ１３ｂの直線近似である。グラフＧ１３を用いれば、反射率Ｒが０．８以上となる条件は、式（２１）によって示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000032
　図８によれば、波長８００ｎｍ以上の近赤外線領域では銀及び銅の反射率Ｒが高いことがわかる。波長８００ｎｍ以上の近赤外線領域では銀及び銅がＤＴＩ２２に埋め込む材料として適している。図１２に示した複素屈折率の値を見ると、銀及び銅は式（２１）を満たしている。ＤＴＩ２２を構成する材料として、銀又は銅が最も好ましい。金、白金及びビスマスも式（２１）を満たしている。従って、ＤＴＩ２２を構成する材料として、金、白金及びビスマスも好ましい。
　図１４は、各種材料の複素屈折率、参考元、シリコンとの関係における反射率Ｒ、誘電率の実数部及び誘電率の虚数部をまとめた一覧である。これらの値は、波長９４０ｎｍの場合の値である。反射率Ｒを基準としたとき、反射率Ｒが０．８以上である材料は、銀、銅、リチウム、金、及びビスマスである。材料の安定性からすれば、これらのうち、銀、銅、金、及びビスマスを選択することが好ましい。
　ＤＴＩ２２の光学的な特性は、埋設材料の種類に加えて、埋設材料の厚さも影響を及ぼす。光学的な特性とは、透過率である。透過率は、クロストークに影響を及ぼす。ＤＴＩ２２を構成する埋設材料の厚さと透過率とについて検討する。図１５（ａ）は、検討用の解析モデルの概略図である。図１５（ｂ）は膜厚と反射率Ｒとの関係を示す。横軸は膜厚を示す。縦軸は反射率Ｒを示す。各グラフと埋設材料との関係は、下記のとおりである。
　　銀：グラフＧ１５ａ。
　　銅：グラフＧ１５ｂ。
　　アルミニウム：グラフＧ１５ｃ。
　　酸化シリコン：グラフＧ１５ｄ。
　　タングステン：グラフＧ１５ｅ。
　埋設材料の厚さは、ＤＴＩ２２の溝幅と同じ意味である。クロストークは、透過率にほぼ相関する。通常の実用に耐えるクロストークを５％以下とした場合には、透過率を５％以下にする。埋設材料の厚さは、下記の値以上であればよい。
　　銀：膜厚４５ｎｍ。
　　銅：膜厚５０ｎｍ。
　　アルミニウム：膜厚３５ｎｍ。
　図１５（ｃ）は、膜厚と透過率との関係を示す。横軸は膜厚を示す。縦軸は透過率を示す。各グラフと埋設材料との関係は、下記のとおりである。
　　銀：グラフＧ１５i。
　　銅：グラフＧ１５ｈ。
　　アルミニウム：グラフＧ１５ｊ。
　　酸化シリコン：グラフＧ１５ｆ。
　　タングステン：グラフＧ１５ｇ。
　例えば、図１５（ｂ）のグラフＧ１５ａ～Ｇ１５ｅを参照すると、アルミニウム（グラフＧ１５ｃ）の場合、反射率は銀（グラフＧ１５ａ）、銅（グラフＧ１５ｂ）に比較して高くはないことがわかった。図１５（ｃ）のグラフＧ１５ｊを参照すると、アルミニウムは、透過率が小さいという優れた特性を持っていることがわかった。
　上述の検討の結果、ＤＴＩ２２の埋設材料として採用することができる金属の種類と、金属の種類ごとに設定されるＤＴＩ２２の幅と、を列記すると、以下のとおりである。本明細書でいう「ＤＴＩ２２の幅」とは、ディープトレンチ２２ａの幅と読み替えてもよい。「ＤＴＩ２２の幅」とは、光反射部２２ｂの幅と読み替えてもよい。
　埋設材料が銀又は銀を主成分として含む材料であるとき、ＤＴＩ２２の幅は４５ｎｍ以上である。
　埋設材料が銅又は銅を主成分として含む材料であるとき、ＤＴＩ２２の幅は５０ｎｍ以上である。
　埋設材料が金又は金を主成分として含む材料であるとき、ＤＴＩ２２の幅は６０ｎｍ以上である。
　埋設材料が白金又は白金を主成分として含む材料であるとき、ＤＴＩ２２の幅は３０ｎｍ以上である。
　埋設材料がビスマス又はビスマスを主成分として含む材料であるとき、ＤＴＩ２２の幅は７０ｎｍ以上である。
　埋設材料がアルミニウム又はアルミニウムを主成分として含む材料であるとき、ＤＴＩ２２の幅は３５ｎｍ以上である。
　ＤＴＩ２２は、トレンチ界面からの暗電流を防止するための負電荷保持膜を有することもある。負電荷保持膜としては、酸化アルミニウムを用いてもよい。負電荷保持膜としては、シリコン窒化物を用いてもよい。負電荷保持膜が反射率及び透過率に及ぼす影響を検討した。図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）において、破線で示すグラフは、負電荷保持膜が存在する場合の結果を示す。負電荷保持膜として、シリコンと金属との間に設けた膜厚５ｎｍであるアルミナ層を設定した。図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）のいずれにおいても、負電荷保持膜の有無によって、膜厚と反射率との関係には有意な影響を及ぼしていないことがわかった。透過率についても同様であることがわかった。具体的には、負電荷保持膜は、膜厚と透過率との関係には有意な影響を及ぼさないことがわかった。
　発明者らは、ＤＴＩ２２に関し、別の視点からも検討を加えた。上述のＤＴＩ２２に関する議論では、ＤＴＩ２２を構成する材料に注目した。発明者らは、さらに、互いに隣接するＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤにも注目した。具体的には、金属プラズモン構造によって回折した光は、ＤＴＩ２２によって繰り返し反射される。その結果、回折した光は、定在波として干渉場を形成する。第１のＤＴＩ２２（第１隔離壁部）から第２のＤＴＩ２２（第２隔離壁部）までの間隔ＷＰＤは、定在波における干渉の強め合いの条件を満たす。干渉の強め合いの条件を満たすように間隔ＷＰＤを設定することによって光吸収の効率を最大化できる。
　図１６に示すように、第１のＤＴＩ２２から第２のＤＴＩ２２までの間隔ＷＰＤを規定する。第１のＤＴＩ２２から第２のＤＴＩ２２までの間隔ＷＰＤは、第１のＤＴＩ２２と第２のＤＴＩ２２とに挟まれた光電変換部２６の幅である。間隔ＷＰＤは、式（２２）によって規定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000033
 　　ＷＰＤ：第１のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂから第２のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂまでの距離。
　　Ｐ：複数の金属構造体２７ａの周期長。
　　Ｗｍｅｔａｌ：金属構造体２７ａの幅。
　　Ｍ：金属構造体２７ａの数、すなわち、金属構造体２７ａの周期数。
　　j：０又は正の整数。
　変数ＸL及び変数ＸＲは、式（２３）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000034
 　　ＸＬ：金属構造体２７ａから第１のＤＴＩ２２までの距離。
　　ＸＲ：金属構造体２７ａから第２のＤＴＩ２２までの距離。
　金属構造体２７ａの間隔Ｗｍｅｔａｌを定義しない場合には、間隔ＷＰＤは、式（２４）により規定してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000035
 　　ＷＰＤ：第１のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂから第２のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂまでの距離。
　　Ｐ：複数の金属構造体２７ａの周期長。
　　Ｍ：複数の金属構造体２７ａの周期数、すなわち、金属構造体の本数。
　　ｊ：０又は正の整数。
　上述した間隔ＷＰＤの議論は、光散乱部２７が周期的な構造を有する場合に成り立つ。しかし、上述した間隔ＷＰＤの議論は、光を散乱する構造を有することと、定在波における干渉の強め合いの条件を満たすことが重要である。光散乱部２７が周期的な構造を有することは必須の要件ではない。光散乱部２７が周期長Ｐを規定できない非周期構造である場合の間隔ＷＰＤの議論は、変形例の欄で説明する。
＜固体撮像装置の製造方法＞
　以下、固体撮像装置１の製造方法を説明する。
　シリコンウェハを準備する。次に、固体撮像装置１において配線領域１３側となるシリコンウェハの一部に、電荷蓄積部３３ａ、フォトダイオードピンニング層３３ｂ、トランジスタ、及び配線１８などの構成物を形成する。この工程によって、センサ基板１２が形成される。次に、センサ基板１２を支持基板１１に接合する。この工程では、電荷蓄積部３３ａなどが形成された側の面が支持基板１１に接合される。支持基板１１は、回路が形成されたウェハを採用してもよい。支持基板１１として回路が形成されたウェハを採用した場合には、集積度をより高めることができる。
　次に、センサ基板１２の厚みを調整する。具体的には、センサ基板１２の光入力面２６ａからセンサ基板１２を削る。センサ基板１２の厚みは、通常の可視光用の場合では２μｍ以上４μｍ以下である。近赤外光用の場合では、通常、センサ基板１２の厚みが２μｍ以上４μｍ以下である場合には、近赤外光を十分に吸収することができない。固体撮像装置１の構成によれば、センサ基板１２の厚みが２μｍ以上４μｍ以下であっても、十分に近赤外光を検出可能である。
　次に、ピンニング領域３６を形成する。具体的には、センサ基板１２の光入力面２６ａにボロンをイオン注入する。イオン注入のエネルギは、最低０．２ｋｅＶである。イオン注入のエネルギは、０．２ｋｅＶ以上である。イオン注入のエネルギは、１ｋｅＶ以下である。イオン注入の後に、活性化のためのレーザアニールを行う。酸化膜を介してイオン注入を行ってもよい。この場合には、不純物濃度の分布において不純物濃度のピークは、入射側の界面又は酸化膜中に生じる。イオン注入量は、１×１０１４ｃｍ―３以上が望ましい。イオン注入量は、３×１０１５ｃｍ―３以下が望ましい。次に、イオン注入後、レーザアニールを行う。レーザアニールによれば、配線領域１３側に形成されたトランジスタ及び配線に損傷を与えることなくアニールを行うことができる。レーザアニールを行う際には、レーザアニールのエネルギを下げる。つまり、レーザアニールを行う際には、シリコンを溶融させない。この条件を満たすことにより、溶融部分の不純物濃度が一定になることを抑制できる。溶融させない条件のレーザアニールを複数回行うことにより、不十分な不純物の活性の状態を、不純物の活性が十分である状態に変化させることができる。クロストークを防止するためのディープトレンチ２２ａを形成する。
　裏面（入射面）側からＤＴＩ２２を作成する方法を説明する。ＤＴＩ２２の作成する方法は、ディープトレンチ２２ａを掘るエッチング工程Ｓ１と、ディープトレンチ２２ａに金属を埋め込む工程Ｓ３と、を含む。Ｐ型基体１００の主面にハードマスク１０１を形成する。次に、ディープトレンチ２２ａを形成する。ディープトレンチ２２ａは、異方性エッチング工程と、側壁保護膜の形成工程と、を交互に複数回行うことによって形成する。（図１７（ａ）参照）。このような工程によれば、アスペクト比（ＤＴＩ２２の幅と深さの比）の大きなディープトレンチ２２ａを形成することができる。
　次に、図１７（ｂ）に示すように、ディープトレンチ２２ａの内面に５ｎｍ程度のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の膜を形成する（工程Ｓ２）。アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の膜は、負電荷保持膜５２である。ハードマスク１０１を除去する。次に、膜を形成する。膜の形成には、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ　ｌａｙｅｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いてよい。ＡＬＤによる工程によれば、アスペクト比の大きいディープトレンチ２２ａに対して均一な膜を形成することができる。ＤＴＩ２２の負電荷保持膜５２と裏面側の負電荷保持膜（図示せず）を同一工程で形成してもよい。負電荷保持膜５２によれば、ディープトレンチ２２ａの界面に正孔が蓄積される。その結果、界面準位からの暗電流が抑制される。
　次に、図１７（ｃ）に示すように、ディープトレンチ２２ａに光反射部２２ｂとなる材料を配置する。工程Ｓ３には、原子層堆積法を用いてよい。埋設材料と、原料ガス（Ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ、プリカーサー、前駆体）との関係は、以下のとおりである。
　埋設材料が銀の場合は、銀を含む原料ガスを用いる。銀を含む原料ガスとして、銀を含む原料ガスは、「トリエチルホスフィン（６，６，７，７，８，８，８－ヘプタフルオロ－２，２－ジメチル－３，５－オクタンジオナート）銀（Ｉ）」（ｔｒｉｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ（６，６，７，７，８，８，８－ｈｅｐｔａｆｌｕｏｒｏ－２，２－ｄｉｍｅｔｈｙｌ－３，５－ｏｃｔａｎｅｄｉｏｎａｔｅ）ｓｉｌｖｅｒ（Ｉ））を用いてよい。
　埋設材料が銅の場合は、銅を含む原料ガスを用いる。銅を含む原料ガスとして、下記ガスを用いてよい。
　・「ビス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）銅（II）」（Ｃｕ（ｔｈｄ）２，（ｔｈｄ＝２，２，６，６－ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ－３，５－ｈｅｐｔａｎｅ　ｄｉｏｎａｔｅ、Ｃｕ（ＯＣＣ（ＣＨ３）３ＣＨＣＯＣ（ＣＨ３）３）２））。
　・「ビス（６，６，７，７，８，８，８－ヘプタフルオロ－２，２－ジメチル－３，５－オクタンジオナート）銅（II)」（Ｃｕ（ＯＣＣ（ＣＨ３）３ＣＨＣＯＣＦ２ＣＦ２ＣＦ３）２））。
　埋設材料が金の場合は、金を含む原料ガスを用いる。金を含む原料ガスとして、下記ガスを用いてよい。
　・トリメチル（トリメチルホスフィン）金（ＩＩＩ）（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）ｇｏｌｄ（ＩＩＩ）、Ｍｅ３ＡｕＰＭｅ３（Ｍｅ＝Ｍｅｔｈｙｌ））。
　埋設材料がアルミニウムの場合は、アルミニウムを含む原料ガスを用いる。アルミニウムを含む原料ガスとして、下記ガスを用いてよい。
　・トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ３）３、ＴＭＡ。
　・トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５　３，５－ヘプタンジオナート）アルミニウム（Ａｌ（Ｃ１１Ｈ１９Ｏ２）３、Ａｌ（ＤＰＭ）３）。
　・トリエチルアルミニウム（Ａｌ（Ｃ２Ｈ５）３、ＴＥＡ）。
　埋設材料がビスマスの場合は、ビスマスを含む原料ガスを用いる。ビスマスを含む原料ガスとして、下記ガスを用いてよい。
　・トリフェニルビスマス（ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｂｉｓｍｕｔｈ（Ｐｈ）３（Ｐｈ＝ｐｈｅｎｙｌ））。
　・トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）ビスマス（２，２，６，６Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌ－３，５－ｈｅｐｔａｎｅｄｉｏｎａｔｅ（ＩＩＩ）Ｂｉ（Ｂｉ（ＴＭＨＤ）３））。
　・ビス（アセタート－Ｏ）トリフェニルビスマス（Ｂｉｓ（ａｃｅｔａｔｏ－Ｏ）ｔｒｉｐｈｅｎｙｌｂｉｓｍｕｔｈ（Ｐｈ３Ｂｉ（Ｏас）２、（ＣＨ３ＣＯ２）２Ｂｉ（Ｃ６Ｈ５）３））（下記化学式も参照）。
　・トリス（２－メトキシフェニル）ビスムチン（Ｔｒｉｓ（２－ｍｅｔｈｏｘｙｐｈｅｎｙｌ）ｂｉｓｍｕｔｈｉｎｅ（（ＣＨ３ＯＣ６Ｈ４）３Ｂｉ））。
　・トリ（ｔｅｒｔ－ブチルオキシ）ビスマス（Ｔｒｉ－ｔｅｒｔ－ｂｕｔｏｘｙｂｉｓｍｕｔｈ（ＩＩＩ），Ｔｒｉ（ｔｅｒｔ－ｂｕｔｙｌｏｘｙ）ｂｉｓｍｕｔｈ）。
　・トリス（１，１，２－トリメチルプロピルオキシ）ビスマス。
　・トリス（１，１－ジイソプロピル－２－メチルプロピルオキシ）ビスマス。
　埋設材料が白金の場合は、白金を含む原料ガスを用いる。白金を含む原料ガスとして、下記ガスを用いてよい。
　「トリメチル（メチルシクロペンタジエニル）白金（ＩＶ）（Ｃ５Ｈ４ＣＨ３Ｐｔ（ＣＨ３）３）。
　上記の原料ガスでは、炭化水素基の炭素数は１以上であれば良い。その他の原料ガスとして、Ｍ（Ｃ５Ｈ５）２又は（ＣＨ３Ｃ５Ｈ４）Ｍ（ＣＨ３）３を用いてもよい。
　次に、化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によってディープトレンチ２２ａの外に堆積した埋設材料を除去する。
　次に、図１７（ｄ）に示すように、保護膜５３を形成する（工程Ｓ４）。保護膜５３によれば、ディープトレンチ２２ａに埋設した銀又は銅の腐食を抑制することができる。保護膜５３は、アルミナであってもよい。負電荷保持膜５２が保護膜５３を兼ねてもよい。負電荷保持膜５２とは別に保護膜５３を設けても良い。
　次に、ディープトレンチ形成後、光散乱部２７の形成を行う。
　光散乱部２７上にカラーフィルタ１６及びマイクロレンズ１７を形成する。以上の工程を経て固体撮像装置１を得ることができる。
＜作用効果＞
　固体撮像装置１は、複数の金属構造体２７ａを含む光散乱部２７によって入射光Ｌ１を回折する。複数の金属構造体２７ａを含む光散乱部２７による光の回折は、プラズモン現象に起因する。回折光の発生は、複数の金属構造体２７ａの配置を規定する周期長Ｐによって制御することができる。従って、式（２５）に示すように、所望の散乱角θｄを得ることができる。その結果、入射光Ｌ１の波長λと光電変換部２６の光吸収特性から定まる光路長Ｌを確保することが可能である。従って、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000036
　式（２６）を満足する構成を備えた固体撮像装置１は、光電変換部２６の厚み方向に直進する０次回折光の割合が下がる。光電変換部２６の厚み方向に対して斜め方向に進行する次数の回折光の割合が高まる。その結果、光電変換部２６における回折光の光量と伝搬距離を所望の態様にすることができる。従って、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000037
　式（２７）を満たす金属によって形成したＤＴＩ２２は、回折光を好適に反射させることが可能になる。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに高めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000038
　金属は近赤外線領域において、特有の光学特性を有している。換言すると、金属は近赤外線領域において、特有の複素屈折率を有している。従って、光反射部２２ｂを形成する金属の選択は重要である。光散乱部２７が存在しない場合、入射光Ｌ１が大きく角度を変えることは無い。ＤＴＩ２２の側面への入射角度が大きくなる。その結果、場合によっては全反射ともなり得る。従って、反射率Ｒが大きくなる可能性がある。光散乱部２７が存在する場合には、ＤＴＩ２２の側面への入射角が小さくなることがある。式（２６）によれば、近赤外線領域に適した金属により形成されたＤＴＩ２２を構成することが可能である。その結果、ＤＴＩ２２は、反射率Ｒを高くすることが可能である。ＤＴＩ２２は、透過率を低くすることもできる。そのうえ、ＤＴＩ２２は、微細化することもできる。
　以上、本発明の実施形態について説明した。本発明の固体撮像装置は、上記の実施形態に限定されない。
（変形例：非周期構造での最適トレンチ間隔）
　光散乱部２７が非周期構造であるときのＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤについて説明する。シリコン受光面がピラミッド形状、三角柱構造又はランダムな凹凸構造を有している場合に、光散乱部２７が非周期構造であるといえる。光散乱部２７が非周期構造である場合には、周期長Ｐといった変数によって構造を特定しない。光電変換部２６の内部における伝搬波長の整数倍であるという干渉条件を用いて間隔ＷＰＤを定義する。この定義によれば、周期長Ｐ及び周期数Ｍは不要である。定義は、伝搬波長の整数倍にオフセットレンジを加算した形式になる。
　光散乱部２７が非周期構造であるときのＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤは、式（２８）により規定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000039
 　　ＷＰＤ：第１のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂから第２のＤＴＩ２２の光反射部２２ｂまでの距離。
　　ｎＳｉ：光電変換部２６（シリコン）の屈折率の実部。
　　ｋ０：入射光の波数。
　　θｄ：散乱角。
　　ｍ：自然数。
　図１８に示すように、光散乱部２７は、第１の周期構造２７Ｍ１と、第２の周期構造２７Ｍ２と、を備えてもよい。
　第１の周期構造２７Ｍ１は、複数の金属構造体２７ａを含む。金属構造体２７ａは、第１の方向Ｄ１に沿って等間隔に配置されている。金属構造体２７ａの配置は、第１の周期長Ｐ１によって規定される。第１の周期長Ｐ１は、入射光Ｌ１の波長λに基づいて決定してもよい。第１の周期長Ｐ１は、散乱角θｄに基づいて決定してもよい。
　第２の周期構造２７Ｍ２は、複数の金属構造体２７ａを含む。金属構造体２７ａは、第１の周期構造２７Ｍ１を構成する金属構造体２７ａであってもよい。金属構造体２７ａは、別の金属構造体２７ａであってもよい。図１８の光散乱部２７は、第２の周期構造２７Ｍ２を構成する金属構造体２７ａが第１の周期構造２７Ｍ１を構成する金属構造体２７ａと共通である場合を示す。
　金属構造体２７ａは、第２の方向Ｄ２に沿って等間隔に配置されている。第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１に対して傾いている。第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１に対して平行ではない。図１８に示す例示では、第２の方向Ｄ２は、第１の方向Ｄ１に対して直交する。金属構造体２７ａの配置は、第２の周期長Ｐ２によって規定される。第２の周期長Ｐ２は、入射光Ｌ１の波長λに基づいて決定してもよい。第２の周期長Ｐ２は、散乱角θｄに基づいて決定してもよい。第２の周期長Ｐ２は、第１の周期長Ｐ１と異なる。例えば、第２の周期構造２７Ｍ２が対象とする入射光Ｌ１の波長λと、第１の周期構造２７Ｍ１が対象とする入射光Ｌ１の波長λと、を異ならせることができる。第２の周期構造２７Ｍ２による第２の散乱角θｄを、第１の周期構造２７Ｍ１による第１の散乱角θｄと異ならせることができる。
　図１９に示すように、固体撮像装置１Ａは、電荷保持膜８１を備えてもよい。電荷保持膜８１は、光散乱部２７と光電変換部２６との間に設けられている。
　本明細書では、固体撮像装置の光電変換効率を高めるための要素技術を説明した。光電変換効率を高めるための要素技術は、第１に光散乱部２７において大きな散乱角θｄを得る技術である。第２に、ＤＴＩ２２において大きな反射率Ｒを得る技術である。第３に、光電変換部２６において定在波を形成する技術である。第１の要素技術は、微細金属構造によるプラズモンにより生じる回折光の利用である。第２の要素技術は、ＤＴＩ２２を構成する最適な金属材料の選択である。第３の要素技術は、ＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤの最適化である。換言すると、第３の要素技術は、光電変換部２６の幅の最適化である。第１の要素技術と、第２の要素技術と、第３の要素技術のすべてを備えた固体撮像装置が最もよい光電変換効率を達成できる。固体撮像装置が３つの要素の技術のうち、少なくとも一つでも備えていれば、光電変換効率を高める効果を得ることができる。
　３つの要素技術に基づいて本件発明の対象となる固体撮像装置を列記する。
　第１の態様である固体撮像装置は、第１の要素技術と、第２の要素技術と、第３の要素技術と、をすべて備える。この固体撮像装置は、実施形態において説明したものである。
　第２の態様である固体撮像装置は、第１の要素技術と、第２の要素技術と、を備える。第３の要素技術に関するＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤは、任意の値を採用してよい。
　第３の態様である固体撮像装置は、第１の要素技術と、第３の要素技術と、を備える。第２の要素技術に関するＤＴＩ２２の材料は、任意の材料を採用してよい。
　第４の態様である固体撮像装置は、第１の要素技術を備える。第２の要素技術に関するＤＴＩ２２の材料は、任意の材料を採用してよい。第３の要素技術に関するＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤは、任意の値を採用してよい。
　第５の態様である固体撮像装置は、第２の要素技術と、第３の要素技術と、を備える。第１の要素技術に関する光散乱部は、プラズモンによる散乱光を発生させるものでなくてよい。第５の態様の固体撮像装置は、光散乱部として周期的な構造を有するものを採用してよい。例えば、図２０（ａ）に示すように、固体撮像装置１Ｂは、光散乱部２７Ｂとしてピラミッド状の散乱層又は三角柱列の散乱層を採用してよい。
　第６の態様である固体撮像装置は、第２の要素技術を備える。第１の要素技術に関する光散乱部は、プラズモンによる散乱光を発生させるものでなくてよい。第６の態様の固体撮像装置は、光散乱部として周期的な構造を有するものを採用してよい。例えば、光散乱部としてピラミッド状の散乱層又は三角柱列の散乱層を採用してよい。第３の要素技術に関するＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤは、任意の値を採用してよい。
　第７の態様である固体撮像装置は、第３の要素技術を備える。第１の要素技術に関する光散乱部は、プラズモンによる散乱光を発生させるものでなくてよい。第７の態様の固体撮像装置は、光散乱部として周期的な構造を有するものを採用してよい。例えば、光散乱部としてピラミッド状の散乱層を採用してよい。つまり、第２の要素技術に関するＤＴＩ２２の材料は、任意の材料を採用してよい。
　第８の態様である固体撮像装置は、第２の要素技術と、第３の要素技術と、を備える。第１の要素技術に関する光散乱部は、プラズモンによる散乱光を発生させるものでなくてよい。図２０（ｂ）に示すように、第８の態様の固体撮像装置１Ｃは、光散乱部２７Ｃとして非周期的な構造を有するものを採用してよい。例えば、光散乱部としてランダム凹凸状の散乱層を採用してよい。
　第９の態様である固体撮像装置は、第２の要素技術を備える。第１の要素技術に関する光散乱部は、プラズモンによる散乱光を発生させるものでなくてよい。第９の態様の固体撮像装置は、光散乱部として非周期的な構造を有するものを採用してよい。例えば、光散乱部としてランダム凹凸状の散乱層を採用してよい。第３の要素技術に関するＤＴＩ２２の間隔ＷＰＤは、任意の値を採用してよい。
　第１０の態様である固体撮像装置は、第３の要素技術を備える。第１の要素技術に関する光散乱部は、プラズモンによる散乱光を発生させるものでなくてよい。第１０の態様の固体撮像装置は、光散乱部として非周期的な構造を有するものを採用してよい。例えば、光散乱部としてランダム凹凸状の散乱層を採用してよい。つまり、第２の要素技術に関するＤＴＩ２２の材料は、任意の材料を採用してよい。
　光散乱構造として、ピラミッド状の散乱層又は二等辺三角柱の散乱層を採用した場合の特性を検討した。検討に際し、図２１（ａ）に示すように、光がシリコン酸化膜からシリコンへ入射する場合を仮定した。符号Ｌ１は、入射光である。符号ＬＡは屈折光（散乱光）である。符号ＬＢは反射光である。符号δは、入射角である。符号θ２は屈折角である。符号αは入射面の傾き角である。符号θｄは散乱角である。散乱角θｄは屈折角と入射面の傾き角αの和である。第１の検討では、反射回数を１回とした場合の特性を求めた。第２の検討では、反射回数を３回とした場合の特性を求めた。
　以下、固体撮像装置について行ったいくつかの検討の結果を説明する。
（第１の検討）
　図２１（ｂ）は、第１の検討の結果を示す。横軸は入射面の傾き角αを示す。入射面の傾き角αは、光散乱部２７Ｓを構成するピラミッド面の傾き又はランダムな凹凸を形成する１つの面の傾きに相当する。第１の縦軸は、反射率Ｒ（グラフＧ２１ａ）を示す。第２の縦軸は散乱角θｄ（グラフＧ２１ｂ）を示す。反射率Ｒは、Ｓ偏光とＰ偏光との平均値として示した。光の波長λは９４０ｎｍとした。
　グラフＧ２１ｂによれば、散乱角θｄは入射面の傾き角αに対して比例することがわかった。グラフＧ２１ａによれば、反射率Ｒは入射面の傾き角αが５０度よりも大きい場合に、急激に増大することがわかった。反射率Ｒの許容値が０．３であるとすると、反射率Ｒが０．３である場合の入射面の傾き角αは、７３度である。反射率Ｒが０．３である場合の散乱角θｄは、５０度である。散乱角θｄが大きいほど、光路長Ｌを長くすることができる。従って、光吸収の観点からすると、散乱角θｄを大きく設定することが好ましい。散乱角θｄを大きくするための条件によれば、反射率Ｒが増大してしまう。従って、光電変換部２６に入射する光がそもそも減少してしまうことがわかった。
（第２の検討）
　二等辺三角柱列を採用した場合の特性を計算した。図２２（ａ）～（ｄ）、図２３（ａ）～（ｄ）、及び図２４（ａ）は、光の進路を模式的に示す。それぞれの図では、以下に列記するとおり入射面の傾き角αが異なっている。符号Ｌ１は、入射光である。符号ＬＡは屈折光（散乱光）である。符号ＬＢは反射光である。符号ＬＡ２は、第２の屈折光である。符号ＬＢ２は、２回目の反射光である。
　　図２２（ａ）：６０度＜傾き角α。
　　図２２（ｂ）：傾き角α＝６０度。
　　図２２（ｃ）：５４度＜傾き角α＜６０度。
　　図２２（ｄ）：傾き角α＝５４度。
　　図２３（ａ）：４５度＜傾き角α＜５４度。
　　図２３（ｂ）：傾き角α＝４５度。
　　図２３（ｃ）：３０度＜傾き角α＜４５度。
　　図２３（ｄ）：傾き角α＝３０度。
　　図２４（ａ）：０度＜傾き角α＜３０度。
　図２２（ａ）によれば、６０度＜傾き角αであるとき、常に２回又は３回の入射が生じることがわかる。２回目の入射角δは、δ＝１８０－３αである。つまり、負である。３回目の入射角εは、ε＝３６０－５αである。
　図２２（ｂ）によれば、傾き角α＝６０度であるとき、常に２回の入射が生じることがわかる。３回目の三角柱への入射が生じることもわかる。２回目の入射角δは、δ＝１８０－３α＝０度である。３回目の入射角εは、ε＝３６０－５α＝６０度である。
　図２２（ｃ）によれば、５４度＜傾き角α＜６０度であるとき、入射位置に応じて３回目の入射が生じることがわかる。２回目の入射角δは、δ＝１８０－３αである。３回目の入射角εは、ε＝３６０－５αである。
　図２２（ｄ）によれば、傾き角α＝５４度であるとき、常に２回の入射が生じることがわかる。２回目の入射角δは、δ＝１８０－３α＝１８度である。２回目の反射光ＬＢ２は、三角柱面に対して平行である。３回目の入射の限界である。
　図２３（ａ）によれば、４５度＜傾き角α＜５４度であるとき、入射位置によっては３回目の入射は生じないことがわかる。２回目の入射角δは、δ＝１８０－３αである。
　図２３（ｂ）によれば、傾き角α＝４５度であるとき、２回目の入射があることがわかる。２回目の入射角δは、δ＝４５度である。
　図２３（ｃ）によれば、３０度＜傾き角α＜４５度であるとき、入射位置によっては２回目の入射があることがわかる。２回目の入射角δは、δ＝１８０－３αである。２回目の入射が生じる限界位置（ＸＣ）は、式（２９）により規定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000040
　図２３（ｄ）によれば、傾き角α＝３０度であるとき、２回目の入射は生じないことがわかる。
　図２４（ａ）によれば、０度＜傾き角α＜３０度であるときも、２回目の入射は生じないことがわかる。
　図２４（ｂ）は、検討結果を示す。横軸は入射面の傾き角αを示す。入射面の傾き角αは、ピラミッド面の傾き又はランダムな凹凸を形成する１つの面の傾きに相当する。第１の縦軸は、反射率Ｒ（グラフＧ２４ａ）を示す。第２の縦軸は散乱角θｄ（グラフＧ２４ｂ）を示す。反射率Ｒは、Ｓ偏光とＰ偏光との平均値ある。光の波長は、９４０ｎｍとした。
　図２４（ｂ）において、範囲Ｒ２４ａは、入射回数が１回である傾き角αの範囲を示す。範囲Ｒ２４ｂは、入射位置に応じて三角柱への入射回数が２回となる傾き角αの範囲を示す。範囲Ｒ２４ｃは、入射回数が２回となる傾き角αの範囲を示す。範囲Ｒ２４ｄは、入射位置に応じて三角柱への入射回数が３回となる傾き角αの範囲を示す。範囲Ｒ２４ｅは、入射回数が３回となる傾き角αの範囲を示す。
　グラフＧ２４ｂによれば、散乱角θｄは入射面の傾き角αに対してほぼ比例することがわかった。散乱角θｄの特性は、解析において考慮する反射回数によらずおおむね同じ傾向を示した。反射率Ｒの特性は、解析において考慮する反射回数によって異なる傾向を示した。３回の反射回数を考慮した解析では、入射面の傾き角αが大きい場合でも反射率Ｒが低減される範囲が存在することがわかった。三角柱形状の光散乱部及びピラミッド形状の光散乱部は、散乱角を大きく出来ないことがわかった。
（第３の検討）
　図２５（ａ）及び図２５（ｂ）は、ＤＴＩ２２を備えない固体撮像装置において、プラズモンを利用した回折モードのシミュレーションの結果である。解析モデルとして、シリコン基板にシリコン酸化膜２ｎｍを介して銀の格子が２３本形成された構造を設定した。銀の格子の周期は２６５ｎｍに設定した。銀の格子の幅は２３０ｎｍに設定した。銀の格子の高さは１８０ｎｍに設定した。光の波長は９４０ｎｍに設定した。
　図２５（ａ）は、電界強度の分布を示すコンター図である。より詳細には、図２５（ａ）は、電界強度の絶対値の自乗の分布を示す。格子周期２６５ｎｍを式（３０）に代入して得られる散乱角θｄは、８０．６度である。式（３０）から得られる散乱角θｄの値は、シミュレーション結果に表れる散乱角θｄと一致していることがわかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000041
　図２５（ｂ）は入射光Ｌ１の行先を示す円グラフである。入射光Ｌ１を１００％とした場合には、それぞれ以下のような割合となることがわかった。
　　０次反射光（Ｇ２５ａ）：７．７％。
　　散乱された反射光（Ｇ２５ｂ）：３．５％。
　　０次透過光（Ｇ２５ｃ）：３０．１％。
　　散乱された透過光（Ｇ２５ｄ）：４９．５％。
　　銀に吸収された光（Ｇ２５ｅ）：３．２％。
　　シリコンに吸収された光（Ｇ２５ｆ）：６．１％。
　なお、シリコンでの吸収はシリコン厚３μｍの場合である。この結果より、以下の条件を満たすことが可能であることがわかった。
　　反射率：１１．２％。
　　０次透過光：３０．１％。
　　散乱の割合：４９．５％。
　　主要な散乱角：８０．６度。
　上記の条件は、光散乱部として、ピラミッド状の散乱層やランダム凹凸状の散乱層を採用した場合よりも良好な値である。
（第４の検討）
　図２６（ａ）及び図２６（ｂ）は、ＤＴＩ２２を備えた固体撮像装置において、プラズモンを利用した回折モードのシミュレーションの結果である。解析モデルとして、シリコン基板にシリコン酸化膜２ｎｍを介して銀の格子が２３本形成された構造を設定した。銀の格子の周期は、２６５ｎｍに設定した。銀の格子の幅は、２３０ｎｍに設定した。銀の格子の高さは、１８０ｎｍに設定した。光の波長は９４０ｎｍに設定した。
　図２６（ａ）は、電界強度の分布を示すコンター図である。より詳細には、図２６（ａ）は、電界強度の絶対値の自乗の分布を示す。
　図２６（ｂ）は入射光Ｌ１の行先を示す円グラフである。入射光Ｌ１を１００％とした場合には、それぞれ以下のような割合となることがわかった。
　　０次反射光（Ｇ２６ａ）：６．３％。
　　散乱された反射光（Ｇ２６ｂ）：５．９％。
　　透過光（Ｇ２６ｃ）：６０．７％。
　　トレンチに吸収された光（Ｇ２６ｄ）：２．２％。
　　銀に吸収された光（Ｇ２６ｅ）：３．８％。
　　シリコンに吸収された光（Ｇ２６ｆ）：２１．１％。
　図２６（ｂ）では、図２５（ｂ）に示されていた「散乱された透過光」の成分は、透過光（Ｇ２６ｃ）に含めている。透過光（Ｇ２５ｃ）は、０次透過光と散乱された透過光の割合の合計を示す。この検討では「シリコンに吸収された光」の成分の割合が、上述の検討結果よりも増加している。ＤＴＩ２２を備える場合には、「シリコンに吸収された光」の成分の割合を増加させることができる。図２６（ｂ）において「シリコンに吸収された光」の増加分は、散乱された光の成分の一部である。
　ＤＴＩ２２を備えることにより、散乱された透過光は、ＤＴＩ２２の反射によって繰り返し光電変換部２６を伝搬する。その結果、吸収される光の量が増大する。ＤＴＩ２２の反射による伝搬では、すべての光が吸収されない。吸収されなかった光は、透過光として扱われている。透過光（Ｇ２６ｃ）に含めている。
（第５の検討）
　図２７は、シリコン厚さと積算吸収量との関係について、プラズモニック構造を備える場合（グラフＧ２７ａ）と備えない場合（グラフＧ２７ｂ）とで比較した。横軸は入射面からのシリコン深さである。縦軸は、積算された吸収量比率である。換言すると、縦軸は、積算吸収量である。グラフＧ２７ａ、Ｇ２７ｂによれば、プラズモニック構造を備える固体撮像装置の積算吸収量は、プラズモニック構造を備えない固体撮像装置の積算吸収量より大きくできることがわかった。
（第５の計算例）
　ところで、特許文献４（特開２０２０－１３９０９）の図２は、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサが備える画素の断面を示す。図２には、遮光部材が示されている。遮光部材は配線層で形成されている。特許文献４は、遮光部材の材料として、銅又はアルミニウムのメタル（金属）配線を例示する。また、特許文献４は、遮光部材の材料として、金属材料の他に、ポリシリコン又は酸化膜でもよいことを開示する。さらに、特許文献４は、半導体基板において光電変換されずに半導体基板を透過した赤外光を遮光部材が反射することによって、赤外光を再度半導体基板へ入射させることを開示する。つまり、遮光部材は、遮光に加えて反射の機能も奏する。しかし、特許文献４は、遮光部材の断面形状について具体的に開示しない。さらに、特許文献４は、遮光部材が反射光を散乱させることを開示しないし、反射された光の角度に関する事項も開示しない。
　第４の検討で述べたように、第１実施形態の固体撮像装置１は、プラズモンに起因する回折光を発生する金属構造体と、トレンチと、を備えている。図２６（ｂ）の円グラフによると、第１実施形態の固体撮像装置１においてシリコンに吸収される光Ｇ２６ｆの比率は、２１．１％であった。一方、図２６（ｂ）の円グラフによると、第１実施形態の固体撮像装置１の透過光Ｇ２６ｃの比率は、６０．７％であった。第４の検討では、光電変換部２６の配線部側界面２６ｂ（図３３参照）に生じる光の反射を考慮していなかった。
　そこで、第５の検討では、光電変換部２６の配線部側界面２６ｂに生じる光の反射を考慮する。第５の検討で用いた解析モデルは、配線領域１３を含む。なお、配線領域１３は、配線１８及びビア１９など含む。しかし、第５の検討では、配線部側界面２６ｂに生じる光の反射を模擬すれば足りる。従って、解析モデルは、配線１８及びビア１９を含まない。
　第５の検討では、第４の検討と同様に電界強度の分布を計算によって求めた。計算に用いた数値は、第４の検討の計算で用いた数値と同じである。つまり、解析モデルとして、シリコン基板にシリコン酸化膜２ｎｍを介して銀の格子が２３本形成された構造を設定した。銀の格子の周期は、２６５ｎｍに設定した。銀の格子の幅は、２３０ｎｍに設定した。銀の格子の高さは、１８０ｎｍに設定した。光の波長は９４０ｎｍに設定した。
　図３０（ａ）は、電界強度の分布を示すコンター図である。より詳細には、図３０（ａ）は、電界強度の絶対値の自乗の分布を示す。図３０（ａ）を参照すると、光電変換部２６の深さ方向にも定在波が確認できた。この定在波は、光入力面２６ａから入射してきた光と配線部側界面２６ｂから反射してきた光との干渉によって、発生したものである。
　図３０（ｂ）は、第５の検討、第６の検討、第７の検討及び第８の検討の結果をまとめた表である。第５の検討の結果によれば、入射光Ｌ１を１００％とした場合には、それぞれ以下のような割合となることがわかった。なお、計算誤差によって、割合の数値をすべて足し合わせたとしても、数値は１００％に一致しない。
　　０次反射光：４３．６％。
　　散乱された反射光：６．１％。
　　透過光：１９．１％。
　　トレンチに吸収された光：５．２％。
　　銀に吸収された光：４．０％。
　　シリコンに吸収された光：２６．６％。
　　合計：１０４．６％。
　第４の検討の数値と、第５の検討の数値とを比較する。
　透過光は、第４の検討よりも第５の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第４の検討の透過光は、６０．７％であった。一方、第５の検討の透過光は、１９．１％であった。つまり、反射によって、透過光の割合を大きく減少させることができた。
　シリコンに吸収された光も、第４の検討よりも第５の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第４の検討のシリコンに吸収された光は、２１．１％であった。一方、第５の検討のシリコンに吸収された光は、２６．６％であった。つまり、反射によって、シリコンに吸収された光の割合を増加させることができた。
　しかし、０次反射光は、第４の検討よりも第５の検討が不利であることを示す結果が得られた。具体的には、第４の検討の０次反射光は、６．３％であった。一方、第５の検討の０次反射光は、４３．６％であった。つまり、反射によって、０次反射光の割合が増加することがわかった。
　図３１は、第５の検討に用いた解析モデルを簡易的に示す図である。図３１の一点鎖線は、光電変換部２６の配線部側界面２６ｂで反射した光Ｌ３示す。光Ｌ３は、ＤＴＩ２２によってさらに反射される。この反射において、光Ｌ３のＤＴＩ２２に対する入射角は、光散乱部２７で回折されたＤＴＩ２２に対する被吸収光Ｌ２の入射角と同じである。光Ｌ３は、ＤＴＩ２２における反射を繰り返しながら、光入力面２６ａへ向かう。光入力面２６ａへ向かうまでの間に、光Ｌ３の一部は、光電変換部２６に吸収される。
　ここで、一対のＤＴＩ２２は、互いに平行であり、且つＤＴＩ２２の延びる方向が光入力面２６ａに対して垂直であると仮定する。さらに、配線部側界面２６ｂは、光入力面２６ａに対して平行であり、ＤＴＩ２２の延びる方向に対して垂直であると仮定する。これらの仮定によると、光入力面２６ａに対する光Ｌ３の入射角は、光散乱部２７が発生する光Ｌ２の角度と同じである。光Ｌ２の角度と同じ角度をもって、光Ｌ３が光入力面２６ａに入射されると、光散乱部２７の作用によって、入射した光Ｌ３は、０度方向で光電変換部２６の外へ光Ｌ４として出射される。その結果、０次反射光の比率が大きく増加したと考えられる。
　要するに、第５の検討で明らかになったことは次の２つの点である。
　第１に、配線部側界面２６ｂの反射は、透過光の割合を減少させると共にシリコンに吸収される光の割合を増加させることがわかった。つまり、配線部側界面２６ｂの反射は、シリコンに吸収される光の割合の増加に寄与するので、近赤外光の光電変換効率の向上に有益であることがわかった。
　第２に、配線部側界面２６ｂの反射は、光電変換層４０１の外部へ出射される光Ｌ３を増加させることもわかった。ここで、発明者らは、光電変換層４０１の外部へ出射される光Ｌ３を低減することができれば、近赤外光の光電変換効率をさらに向上できることに注目した。換言すると、発明者らは、シリコンに吸収された光の比率をさらに高めるためには、光電変換部２６の外へ出射される光を低減させることができれば、光電変換効率をさらに向上できることに想到した。
　つまり、光散乱部２７によって回折された光Ｌ２の回折角と同じ角度で、光散乱部２７に光Ｌ３が光電変換部２６側から入射すると、光Ｌ３は、元の入射光の入射角と同じ角度をもって光電変換部２６の外へ光Ｌ４として出射される。そこで、光Ｌ２が配線部側界面２６ｂで反射するときに光Ｌ３の反射角を変える。その結果、シリコンによって形成される光電変換部２６の外に出射される光Ｌ４を少なくすることができる。
　例えば、光Ｌ３の反射角を変える構成として、配線部側界面２６ｂでの光Ｌ３の反射角を入射角と別の角度に変更する構成を設けてもよい。このような構成を有する固体撮像装置を第２実施形態として説明する。さらに、光Ｌ３の反射角を変えるための構成として、配線部側界面２６ｂに散乱構造を設けてもよい。このような構成を有する固体撮像装置を第３実施形態として説明する。
＜第２実施形態＞
　図３２（ａ）は、第２実施形態の固体撮像装置１１の構造を示す断面図である。図３２（ｂ）は、固体撮像装置１１が備える光電変換層４０１の配線層側界面４１１を示す斜視図である。
　固体撮像装置１１は、入射側絶縁層６０と、光電変換層４０１と、配線層５０１と、を有する。
　入射側絶縁層６０は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）によって構成される。入射側絶縁層６０は、入射側絶縁層主面６１と、入射側絶縁層裏面６２と、を有する。入射側絶縁層主面６１は、光を受ける。つまり、入射側絶縁層主面６１は、固体撮像装置１１の光入力面である。入射側絶縁層裏面６２は、光電変換層４０１に接する。入射側絶縁層６０には、光散乱部２７が埋め込まれている。光散乱部２７の詳細は、第１実施形態の光散乱部２７と同じである。
　光電変換層４０１は、主にシリコン（Ｓｉ）によって構成される。光電変換層４０１の詳細は、第１実施形態の光電変換層４０１とおおよそ同じである。第２実施形態の光電変換層４０１において、第１実施形態の光電変換層４０１と同じである構成については説明を省略し、第１実施形態の光電変換層４０１と異なる構成について詳細に説明する。
　光電変換層４０１は、配線層側界面４１１（光電変換裏面、第２光電変換界面）と、絶縁層側界面４２（光電変換主面、第１光電変換界面）と、ＤＴＩ側界面４３と、を有する。光電変換層４０１の絶縁層側界面４２は、入射側絶縁層６０の入射側絶縁層裏面６２に接する。絶縁層側界面４２には、光散乱部２７が設けられている。配線層側界面４１１は、配線層５０１に接する。絶縁層側界面４２から配線層側界面４１１までの距離は、一例として３μｍである。絶縁層側界面４２から配線層側界面４１１までの距離は、換言すると、光電変換層４０１の厚さである。
　光電変換層４０１には、ＤＴＩ２２が設けられている。第２実施形態のＤＴＩ２２の詳細は、第１実施形態のＤＴＩ２２と同じである。光電変換層４０１のＤＴＩ側界面４３は、ＤＴＩ２２のＤＴＩ側面２２１に接する。
　配線層５０１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）によって構成される。第２実施形態の配線層５０１の詳細は、第１実施形態の配線層５０１とおおよそ同じである。第２実施形態の配線層５０１において、第１実施形態の配線層５０１と同じである構成については説明を省略し、第１実施形態では説明しなかった構成について詳細に説明する。
　配線層５０１は、配線層主面５１１を有する。配線層主面５１１は、光電変換層４０１の配線層側界面４１１に接する。
　ここで、第２実施形態の固体撮像装置１１の特徴的な構成について詳細に説明する。第２実施形態の固体撮像装置１１は、配線層側界面４１１の形状が、第１実施形態の配線部側界面２６ｂの形状と異なる。
　図３１に示すように、第１実施形態の固体撮像装置１の光電変換部２６の配線部側界面２６ｂは、平坦面である。さらに、配線部側界面２６ｂは、光電変換部２６の厚さ方向に対して直交する。換言すると、配線部側界面２６ｂは、ＤＴＩ側界面２６ｃに対して直交する。
　図３２（ａ）に示すように、第２実施形態の固体撮像装置１１の配線層側界面４１１は、第１界面部４１ａ１と、第２界面部４１ｂ１と、を含む。第１界面部４１ａ１は、配線層主面５１１の第１主面部５１ａ１に接する。第２界面部４１ｂ１は、配線層主面５１１の第２主面部５１ｂ１に接する。第１界面部４１ａ１及び第２界面部４１ｂ１は、それぞれ平坦面である。一方、第１界面部４１ａ１及び第２界面部４１ｂ１は、光電変換層４０１の厚さ方向に対して直交しない。換言すると、第１界面部４１ａ１及び第２界面部４１ｂ１は、光電変換層４０１の厚さ方向に対して傾いた斜面である。例えば、ＤＴＩ２２の下端を繋ぐ仮想面Ｋを定義する。仮想面Ｋを基準とすると、仮想面Ｋを基準とした第１界面部４１ａ１の角度は、５度である。同様に、仮想面Ｋを基準とした第２界面部４１ｂ１の角度も、５度である。なお、第１界面部４１ａ１の角度は、第２界面部４１ｂ１と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　第１界面部４１ａ１と第２界面部４１ｂ１の境界である稜線４１ｃ１は、光電変換層４０１の幅のほぼ中央である。光電変換層４０１の幅は、一方のＤＴＩ側界面４３から他方のＤＴＩ側界面４３までの距離である。光電変換層４０１の幅は、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２までの距離であるともいえる。さらに、稜線４１ｃ１は、ＤＴＩ２２の下端面よりも配線層５０１の側に位置する。換言すると、稜線４１ｃ１は、一対のＤＴＩ２２の間の外側に位置する。つまり、光電変換層４０１の配線層側界面４１１は、配線層５０１に向かって突出する。
　光電変換層４０１の断面において、仮想面Ｋと、第１界面部４１ａ１と、第２界面部４１ｂ１とが構成する断面領域Ａ１を、「光方向変更部３０１」ということができる。第１界面部４１ａ１及び第２界面部４１ｂ１は、光方向変更部３０１の表面ということもできる。図３１に示す第１実施形態の固体撮像装置１は、第２実施形態の固体撮像装置１１が備える光方向変更部３０１に相当する部分を備えていない。つまり、光方向変更部３０１は、光電変換層４０１において、第１実施形態の固体撮像装置１の光電変換部２６と異なる部分であるともいえる。
　図３２（ｂ）は、光電変換層４０１の配線層側界面４１１の斜視図である。図３２（ｂ）に示すように、光電変換層４０１の配線層側界面４１１は、断面領域Ａ１を所定の軸Ｘに沿って掃引した掃引体である。
　図３３は、第２実施形態の固体撮像装置１１の光電変換層４０１の内部において光が進行する様子を模式的に示す。光散乱部２７は、光Ｌ１を受けて、光Ｌ２を出射する。光Ｌ２の進行方向は、絶縁層側界面４２の法線方向を基準軸Ｄ１として、角度（θ）である。光Ｌ２は、ＤＴＩ側界面４３において反射される。このとき、ＤＴＩ側界面４３に対する光Ｌ２の入射角は、（９０－θ）度である。反射角も同様に（９０－θ）度である。光Ｌ２は、ＤＴＩ側界面４３における複数回の反射を経て、配線層側界面４１１に至る。基準軸線Ｄと直交する軸線Ｄ２を基準として、配線層側界面４１１の角度（φ）を定義する。そうすると、配線層側界面４１１に対する光Ｌ２の入射角は、（θ―φ）度である。
　ここで、第１実施形態の配線部側界面２６ｂは、平坦面である。つまり。φ＝０度である。一方、第２実施形態の配線層側界面４１１は、傾斜面である。例えばφ＝５度である。従って、第１実施形態の配線部側界面２６ｂへの入射角に対して、第２実施形態の配線層側界面４１１への入射角は、φ度だけ変更されたといえる。その結果、光Ｌ３が再び光散乱部２７へ入射するときの入射角は、（θθ―２φ）度となる。つまり、光Ｌ３が光散乱部２７へ入射するときの入射角（θ―２φ）は、光Ｌ２の角度（θ）と異なる。その結果、光散乱部２７における回折の様子が入射の場合と変わるので、光電変換層４０１から外部への光Ｌ３の出射が抑制される。
（第６の検討）
　第６の検討として、第２実施形態の固体撮像装置１１について、第５の検討と同様に電界強度の分布を得た。計算に用いた数値は、以下のとおりである。
　　配線部側界面４１１の角度：５度。
　　画素の大きさ：６．５μｍ。
　　光電変換層４０１の厚さ：３μｍ。
　　配線層の厚さ：４．１μｍ。
　なお、光電変換層４０１の厚さ及び配線層５０１厚さは、ＤＴＩ２２の近傍部分の値である。
　図３４は、電界強度の分布を示すコンター図である。より詳細には、図３４は、電界強度の絶対値の自乗の分布を示す。図３４を参照すると、第５の検討の結果（図３０（ａ））と同様に、光電変換部２６の深さ方向にも定在波が確認できた。詳細に比較すると、第６の検討の定在波は、第５の検討の定在波よりも乱れていることがわかった。この定在波の乱れは、配線部側界面４１１が傾斜していることによって、反射角が変化を受けたことが原因と考えられる。
　図３０（ｂ）に示す第６の検討の結果によれば、入射する光Ｌ１を１００％とした場合には、それぞれ以下のような割合となることがわかった。
　　０次反射光：３３．８％。
　　散乱された反射光：６．５％。
　　透過光：１４．５％。
　　トレンチに吸収された光：７．２％。
　　銀に吸収された光：２．９％。
　　シリコンに吸収された光：３８．１％。
　　合計：１０３．０％。
　第５の検討の数値と、第６の検討の数値とを比較する。
　０次反射光は、第５の検討よりも第６の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討の０次反射光は、４３．６％であった。一方、第６の検討の０次反射光は、３３．８％であった。つまり、配線部側界面４１１を傾斜させることによって、０次反射光の割合を減少させることができた。
　透過光も、第５の検討よりも第６の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討の透過光は、１９．１％であった。一方、第６の検討の透過光は、１４．５％であった。つまり、配線部側界面４１１を傾斜させることによって、０次反射光の割合を減少させることができた。
　シリコンに吸収された光も、第５の検討よりも第６の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討のシリコンに吸収された光は、２６．６％であった。一方、第６の検討のシリコンに吸収された光は、３８．１％であった。つまり、配線部側界面４１１を傾斜させることによって、０シリコンに吸収された光の割合を増加させることができた。
　従って、配線部側界面４１１を傾斜させることによって、光電変換層４０１からの光の出射が抑制されていることがわかった。その結果、近赤外光の光電変換効率をさらに向上できることがわかった。
＜第２実施形態の変形例＞
　第２実施形態の固体撮像装置１１は、方向が変更された光Ｌ３の方向が、方向が変更される前の光Ｌ２の方向に基づく。このような構成はいわゆる鏡面反射である。光方向変更部３０１の形状は、鏡面反射を生じるものであればよく、第２実施形態の固体撮像装置１１が備える形状に限定されない。
　第２実施形態の変形例１、２、３は、平坦面によって構成された配線層側界面の例示である。
＜第２実施形態の変形例１＞
　図３５（ａ）は、第２実施形態の変形例１の固体撮像装置１２の構造を示す断面図である。図３５（ｂ）は、固体撮像装置１２が備える光電変換層４０２の配線層側界面４１２を示す斜視図である。光方向変更部３０２の形状は、四角錐であってもよい。この四角錐の一辺は、ＤＴＩ２２の間隔と同じであってよい。配線層側界面４１２は、第１界面部４１ａ２と、第２界面部４１ｂ２と、第３界面部４１ｃ２と、第４界面部４１ｄ２と、を含む。第１界面部４１ａ２は、配線層主面５１２の第１主面部５１ａ２に接する。第２界面部４１ｂ２は、配線層主面５１２の第２主面部５１ｂ２に接する。第３界面部４１ｃ２は、配線層主面５１２の第３主面部に接する。第４界面部４１ｄ２は、配線層主面５１２の第４主面部に接する。頂点４１ｐ２は、仮想面Ｋより配線層５０２側に位置する。頂点４１ｐ２は、一対のＤＴＩ２２の間の外側に位置する。つまり、光方向変更部３０２は、突起状である。
＜第２実施形態の変形例２＞
　図３６（ａ）は、第２実施形態の変形例２の固体撮像装置１３の構造を示す断面図である。図３６（ｂ）は、固体撮像装置１３が備える光電変換層４０３の配線層側界面４１３を示す斜視図である。光方向変更部３０３は、仮想面Ｋに対して窪む。第２実施形態の光方向変更部３０１は突出部であったのに対して、光方向変更部３０３は、窪み部である。光方向変更部３０３は、第１界面部４１ａ３と、第２界面部４１ｂ３と、を含む。第１界面部４１ａ３は、配線層主面５１３の第１主面部５１ａ３に接する。第２界面部４１ｂ３は、配線層主面５１３の第２主面部５１ｂ３に接する。稜線４１ｃ３は、一対のＤＴＩ２２の間に位置する。
＜第２実施形態の変形例３＞
　図３７（ａ）は、第２実施形態の変形例３の固体撮像装置１４の構造を示す断面図である。図３７（ｂ）は、固体撮像装置１４が備える光電変換層４０４の配線層側界面４１４を示す斜視図である。光方向変更部３０４の形状は、四角錐であってもよい。第２実施形態の変形例１の光方向変更部３０２は突出部であったのに対して、第２実施形態の変形例３の光方向変更部３０４は、窪み部である。光電変換層４０４の配線層側界面４１４は、第１界面部４１ａ４と、第２界面部４１ｂ４と、第３界面部４１ｃ４と、第４界面部４１ｄ４と、を含む。第１界面部４１ａ４は、配線層主面５１４の第１主面部５１ａ４に接する。第２界面部４１ｂ４は、配線層主面５１４の第２主面部５１ｂ４に接する。第３界面部４１ｃ４は、配線層主面５１４の第３主面部に接する。第４界面部４１ｄ４は、配線層主面５１４の第４主面部に接する。頂点４１ｐ４は、一対のＤＴＩ２２の間に位置する。つまり、光方向変更部３０４は、窪み部である。
　上述した第２実施形態の配線層側界面４１１などは、いくつかの平坦面によって構成されていた。配線層側界面は、曲面である部分を含んでもよい。第２実施形態の変形例４、５、６、７は、曲面である部分を含む配線層側界面の例示である。
＜第２実施形態の変形例４＞
　図３８（ａ）は、第２実施形態の変形例４の固体撮像装置１５の構造を示す断面図である。図３８（ｂ）は、固体撮像装置１５が備える光電変換層４０５の配線層側界面４１５を示す斜視図である。光電変換層４０５の配線層側界面４１５の断面は、楕円形状であってもよい。仮想面Ｋと曲面４１ｓ５に囲まれた領域Ａ５は、光方向変更部３０５に対応する。曲面４１ｓ５は、仮想面Ｋから配線層５０５に向かって突出する。曲面４１ｓ５は、配線層主面５１５の曲面５１ｓ５に接する。曲面４１ｓ５は、一方のＤＴＩ側界面４３から他方のＤＴＩ側界面４３に至る。つまり、配線層側界面４１５において、ＤＴＩ側界面４３の間の部分は、平坦面を含まない。曲面４１ｓ５の形状には、特に制限はない。例えば、曲面４１ｓ５の断面に現れる曲線は、楕円、双曲線又は放物線といった二次曲線であってもよい。光電変換層４０５の配線層側界面４１５は、仮想面Ｋが含む線と曲面４１ｓ５が含む曲線とに囲まれた断面領域Ａ５を、所定の軸Ｘに沿って掃引した掃引体である。
＜第２実施形態の変形例５＞
　図３９（ａ）は、第２実施形態の変形例５の固体撮像装置１６の構造を示す断面図である。図３９（ｂ）は、固体撮像装置１６が備える光電変換層４０６の配線層側界面４１６を示す斜視図である。光電変換層４０６の配線層側界面４１６の断面は、楕円形状の部分を含む。第２実施形態の変形例４の光方向変更部３０５（図３８（ｂ）参照）は、断面領域Ａ５を所定の軸Ｘの方向に掃引した掃引体であった。第２実施形態の変形例５の光方向変更部３０６は、断面領域Ａ６を所定の軸Ｚを中心として回転させた回転体である。例えば、光方向変更部３０６は、凸レンズのような形状である。光方向変更部３０６は、曲面４１ｓ６を含む。曲面４１ｓ６は、配線層主面５１６の曲面５１ｓ６に接する。光方向変更部３０６は、配線層５０６側に向かって突出する。
＜第２実施形態の変形例６＞
　図４０（ａ）は、第２実施形態の変形例６の固体撮像装置１７の構造を示す断面図である。図４０（ｂ）は、固体撮像装置１７が備える光電変換層４０７の配線層側界面４１７を示す斜視図である。光方向変更部３０７は、仮想面Ｋに対して窪む。つまり、第２実施形態の変形例４の光方向変更部３０５は突出部であったのに対して（図３８（ｂ））、光方向変更部３０７は、窪み部である。光方向変更部３０７は、曲面４１ｓ７を含む。光方向変更部３０７の表面である曲面４１ｓ７は、断面領域Ａ７を所定の軸Ｘの方向に掃引して得られる掃引面である。曲面４１ｓ７は、配線層主面５１７の曲面５１ｓ７に接する。曲面４１ｓ７は、一対のＤＴＩ２２の間に位置する。
＜第２実施形態の変形例７＞
　図４１（ａ）は、第２実施形態の変形例７の固体撮像装置１８の構造を示す断面図である。図４１（ｂ）は、固体撮像装置１８が備える光電変換層４０８の配線層側界面４１８を示す斜視図である。光方向変更部３０８は、仮想面Ｋに対して窪む。光方向変更部３０８の表面である曲面４１ｓ８は、断面領域Ａ８を所定の軸Ｚを中心として回転させた回転面である。例えば、光方向変更部３０８は、凹レンズのような形状である。曲面４１ｓ８は、配線層主面５１８の曲面５１ｓ８に接する。曲面４１ｓ７は、一対のＤＴＩ２２の間に位置する。
　光Ｌ３の反射角を変えるための構成として、配線層側界面に散乱構造を設けてもよいことをすでに述べた。光を散乱させる構造が配線層側界面に設けられた固体撮像装置を第３実施形態として説明する。
＜第３実施形態＞
　図４２（ａ）は、第３実施形態の固体撮像装置１９の構造を示す断面図である。図４２（ｂ）は、固体撮像装置１９が備える光電変換層４０９の配線層側界面４１９を示す斜視図である。
　配線層側界面４１９は、界面凹部４１ａ９と、界面平坦部４１ｂ９と、を有する。界面平坦部４１ｂ９は、ＤＴＩ側界面４３に対して直交する。界面凹部４１ａ９は、界面平坦部４１ｂ９よりも窪んでいる。界面凹部４１ａ９は、一対のＤＴＩ２２の間に設けられている。界面凹部４１ａ９から一方のＤＴＩ２２までの距離は、界面凹部４１ａ９から他方のＤＴＩ２２までの距離とおおよそ同じである。界面凹部４１ａ９は、ＤＴＩ２２に囲まれた配線層側界面４１９において、ほぼ中央に設けられている。
　界面凹部４１ａ９の深さは、界面平坦部４１ｂ９を基準として定義できる。界面凹部４１ａ９の深さは、界面平坦部４１ｂ９から界面凹部４１ａ９の凹部底面４１ｔ９までの距離である。界面凹部４１ａ９には、配線層５０９の配線層主面５１９から突出する配線層凸部５１ｔ９が配置されている。配線層凸部５１ｔ９の上面は、界面凹部４１ａ９の凹部底面４１ｔ９に接する。従って、界面凹部４１ａ９の深さは、配線層凸部５１ｔ９の高さと同じである。
　界面凹部４１ａ９の深さは、光Ｌ２の波長に基づいて決まる。界面凹部４１ａ９の深さは、例えば、光Ｌ２の波長（λ）に対して、その１０％より長い。この定義は、界面凹部４１ａ９の深さの下限であるともいえる。さらに、界面凹部４１ａ９の深さは、例えば、光Ｌ２の波長（λ）に対して、その５倍より短い。この定義は、界面凹部４１ａ９の深さの上限であるともいえる。
　ここでいう光Ｌ２の波長（λ）とは、光電変換層４０９の屈折率を基準とした値である。例えば、光Ｌ２の真空中における屈折率が９４０ｎｍであるとする。光電変換層４０９の主要な材料は、シリコンである。シリコンの屈折率の実部は、３．５９である。従って、シリコン中における光Ｌ２の波長は、２６２ｎｍである。
　界面凹部４１ａ９の深さは、例えば、２６２ｎｍの１／１０以上であってよい。界面凹部４１ａ９の深さは、例えば、２６２ｎｍの５倍未満であってよい。一例として、界面凹部４１ａ９の深さは、４０５ｎｍであってもよい。この場合には、界面凹部４１ａ９の深さ（４０５ｎｍ）は、波長（２６２ｎｍ）のおよそ１．５５倍である。なお、界面凹部４１ａ９の幅は、一例として２８５ｎｍとしてよい。
　光散乱部２７の金属構造体２７ａと界面凹部４１ａ９とを平面視したとき、界面凹部４１ａ９の全体は、金属構造体２７ａと重複していてもよい。界面凹部４１ａ９の一部は、金属構造体２７ａと重複し、別の一部は金属構造体２７ａと重複していなくてもよい。換言すると、界面凹部４１ａ９の別の一部は、互いに隣接する金属構造体２７ａの隙間と重複してもよい。さらに、界面凹部４１ａ９の全体は、金属構造体２７ａと重複しなくてもよい。換言すると、界面凹部４１ａ９の全体は、互いに隣接する金属構造体２７ａの隙間と重複してもよい。
　図４３は、第３実施形態の固体撮像装置１９の光電変換層４０９の内部において光が進行する様子を模式的に示す。光散乱部２７は、光Ｌ１を受けて、光Ｌ２を出射する。光Ｌ２の進行方向は、絶縁層側界面４２の法線方向を基準軸Ｄ１として、角度（θ）である。光Ｌ２は、ＤＴＩ側界面４３における複数回の反射を経て、配線層側界面４１９の界面凹部４１ａ９に入射する。
　光Ｌ２が入射された界面凹部４１ａ９は、散乱した光Ｌ３Ｓを出射する。光Ｌ３Ｓの向きは、界面凹部４１ａ９の周囲に分布する。この散乱によって、光の進行方向が変更される。従って、界面凹部４１ａ９は、光方向変更体である。再び光散乱部２７へ入射する光Ｌ３Ｓは、光Ｌ２の角度（θ）とは異なる入射角で光散乱部２７へ入射する成分を含む。その結果、光散乱部２７における回折の様子が入射の場合と変わるので、光電変換層４０９から外部への光Ｌ３Ｓの出射が抑制される。
　従って、界面凹部４１ａ９は、光散乱体であるともいえる。第３実施形態の固体撮像装置１９は、絶縁層側界面４２に設けられた光散乱部２７と、配線層側界面４１９に設けられた界面凹部４１ａ９である散乱体と、を有する。つまり、第３実施形態の固体撮像装置１９は、２つの光を散乱する機能を有する。光散乱部２７が奏する散乱は、光電変換層４０９への入射角を大きくする。界面凹部４１ａ９が奏する散乱は、光電変換層４０９を進行する光が再び光散乱部２７に入射する場合に、その入射角度を回折角度と異ならせる。
＜第３実施形態の変形例＞
　光方向変更部３０１の形状は、光の散乱を生じるものであればよく、第３実施形態の固体撮像装置１９が備える形状に限定されない。
＜第３実施形態の変形例１＞
　図４４（ａ）は、第３実施形態の変形例１の固体撮像装置１１０の構造を示す断面図である。図４４（ｂ）は、固体撮像装置１１０が備える光電変換層４０１０の配線層側界面４１１０を示す斜視図である。界面凹部４１ａ１０は、配線層側界面４１１０に複数個設けられていてもよい。複数の界面凹部４１ａ１０は、光方向変更部３０１０を構成する。界面凹部４１ａ１０の単体の形状は、第３実施形態の界面凹部４１ａ９と同じであってもよい。複数の界面凹部４１ａ１０は、Ｘ軸の方向に沿って複数個設けられている。複数の界面凹部４１ａ１０は、Ｘ軸に直交するＹ軸の方向に沿って複数個設けられている。つまり、複数の界面凹部４１ａ１０は、格子状に配置されている。界面凹部４１ａ１０の間隔は、互いに同じであってもよい。つまり、複数の界面凹部４１ａ１０は、規則的に配置されてよい。また、界面凹部４１ａ１０の間隔は、互いに異なっていてもよい。つまり、複数の界面凹部４１ａ１０は、不規則的に配置されてもよい。
＜第３実施形態の変形例２＞
　図４５（ａ）は、第３実施形態の変形例２の固体撮像装置１１１の構造を示す断面図である。図４５（ｂ）は、固体撮像装置１１１が備える光電変換層４０１１の配線層側界面４１１１を示す斜視図である。第３実施形態の変形例２の固体撮像装置１１１は、１個の界面凹部４１ａ１１を有する。１個の界面凹部４１ａ１１は、光方向変更部３０１１を構成する。例えば、第３実施形態の界面凹部４１ａ９は、平面視すると、正方形であった。一方、第３実施形態の変形例２の界面凹部４１ａ１１は、平面視して、矩形である。つまり、界面凹部４１ａ１１は、ストライプ状である。しかも、長辺の長さは、短辺の長さに比べて長い。界面凹部４１ａ１１は、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２まで延びていてもよい。なお、界面凹部４１ａ１１の深さは、第３実施形態の界面凹部４１ａ９と同じであってよい。
（第７の検討）
　第７の検討では、変形例２の固体撮像装置１１１の構造の効果を確認した。光方向変更体である界面凹部４１ａ１１は、深さを４０５ｎｍとし、幅を２８５ｎｍとした。図３０（ｂ）に示す第７の検討の結果によれば、光Ｌ１を１００％とした場合には、それぞれ以下のような割合となることがわかった。
　　０次反射光：１０．２％。
　　散乱された反射光：４．７％。
　　透過光：２０．２％。
　　トレンチに吸収された光：８．９％。
　　銀に吸収された光：１２．１％。
　　シリコンに吸収された光：４２．１％。
　　合計：９８．１％。
　第５の検討の数値と、第７の検討の数値とを比較する。
　０次反射光は、第５の検討よりも第７の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討の０次反射光は、４３．６％であった。一方、第７の検討の０次反射光は、１０．２％であった。つまり、散乱体である界面凹部４１ａ１１を設けることによって、０次反射光の割合を減少させることができた。
　シリコンに吸収された光は、第５の検討よりも第７の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討のシリコンに吸収された光は、２６．６％であった。一方、第７の検討のシリコンに吸収された光は、４２．０％であった。つまり、散乱体である界面凹部４１ａ１１を設けることによって、シリコンに吸収された光の割合を増加させることができた。
　なお、透過光は、第５の検討の結果と第７の検討の結果とで有意な差異が現れなかった。
　第５の検討と第７の検討との比較の結果、光散乱体である界面凹部４１ａ１１によれば、平坦面である配線部側界面２６ｂであるときの反射角とは異なる角度で光を出射することができることがわかった。
＜第３実施形態の変形例３＞
　図４６（ａ）は、第３実施形態の変形例３の固体撮像装置１１２の構造を示す断面図である。図４６（ｂ）は、固体撮像装置１１２が備える光電変換層４０１２の配線層側界面４１１２を示す斜視図である。第３実施形態の変形例３の固体撮像装置１１２は、複数の界面凹部４１ａ１２を有する。複数の界面凹部４１ａ１２は、光方向変更部３０１２を構成する。界面凹部４１ａ１２の単体の形状は、第３実施形態の変形例２の界面凹部４１ａ１１と同じであってもよい。複数の界面凹部４１ａ１２は、界面凹部４１ａ１２が延びる第１の方向に対して直交する第２の方向に沿って、互いに離間して設けられる。
（第８の検討）
　第８の検討では、変形例３の固体撮像装置１１２の構造の効果を確認した。光方向変更体である界面凹部４１ａ１２は、深さを４０５ｎｍとし、幅を２８５ｎｍとした。界面凹部４１ａ１２の数は、２３個である。図３０（ｂ）に示す第８の検討の結果によれば、入射光Ｌ１を１００％とした場合には、それぞれ以下のような割合となることがわかった。
　　０次反射光：２７．６％。
　　散乱された反射光：３．４％。
　　透過光：１７．５％。
　　トレンチに吸収された光：７．０％。
　　銀に吸収された光：１２．３％。
　　シリコンに吸収された光：３０．８％。
　　合計：９８．６％。
　第５の検討の数値と、第８の検討の数値とを比較する。
　０次反射光は、第５の検討よりも第７の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討の０次反射光は、４３．６％であった。一方、第８の検討の０次反射光は、２７．７％であった。つまり、散乱体である界面凹部４１ａ１２を設けることによって、０次反射光の割合を減少させることができた。
　透過光は、第５の検討よりも第８の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討の透過光は、１９．１％であった。一方、第８の検討の透過光は、１７．５％であった。つまり、散乱体である界面凹部４１ａ１２を設けることによって、透過光の割合を減少させることができた。
　シリコンに吸収された光は、第５の検討よりも第８の検討が有利であることを示す結果が得られた。具体的には、第５の検討のシリコンに吸収された光は、２６．６％であった。一方、第８の検討のシリコンに吸収された光は、３０．８％であった。つまり、散乱体である界面凹部４１ａ１２を設けることによって、シリコンに吸収された光の割合を増加させることができた。
＜第３実施形態の変形例４＞
　図４７（ａ）は、第３実施形態の変形例４の固体撮像装置１１３の構造を示す断面図である。図４７（ｂ）は、固体撮像装置１１３が備える光電変換層４０１３の配線層側界面４１１３を示す斜視図である。第３実施形態の界面凹部４１ａ９は、直方体形状であった。界面凹部の形状は、直方体に限定されない。例えば、第３実施形態の変形例４の界面凹部４１ａ１３の形状は、四角錐である。界面凹部４１ａ１３の形状が四角錐である場合には、界面凹部４１ａ１３の断面形状は三角形である。第３実施形態の変形例４の固体撮像装置１１３は、１個の界面凹部４１ａ１３を有する。１個の界面凹部４１ａ１３は、光方向変更部３０１３を構成する。界面凹部４１ａ１３は、界面凹部４１ａ９と同様に、ＤＴＩ２２に囲まれた領域のほぼ中央に設けられている。また、界面凹部４１ａ１３の深さは、界面凹部４１ａ９の幅と同じであってもよい。界面凹部４１ａ１３の底辺の長さも、界面凹部４１ａ９の幅と同じであってもよい。
＜第３実施形態の変形例５＞
　図４８（ａ）は、第３実施形態の変形例５の固体撮像装置１１４の構造を示す断面図である。図４８（ｂ）は、固体撮像装置１１４が備える光電変換層４０１４の配線層側界面４１１４を示す斜視図である。界面凹部４１ａ１４は、配線層側界面４１１４に複数個設けられていてもよい。複数の界面凹部４１ａ１４は、光方向変更部３０１４を構成する。界面凹部４１ａ１４の単体の形状は、第３実施形態の変形例３の界面凹部４１ａ１２と同じであってもよい。複数の界面凹部４１ａ１４は、Ｘ軸の方向に沿って複数個設けられている。複数の界面凹部４１ａ１４は、Ｙ軸の方向に沿って複数個設けられている。つまり、複数の界面凹部４１ａ１４は、格子状に配置されている。
＜第３実施形態の変形例６＞
　図４９（ａ）は、第３実施形態の変形例６の固体撮像装置１１５の構造を示す断面図である。図４９（ｂ）は、固体撮像装置１１５が備える光電変換層４０１５の配線層側界面４１１５を示す斜視図である。固体撮像装置１１５は、１個の界面凹部４１ａ１５を有する。１個の界面凹部４１ａ１５は、光方向変更部３０１５を構成する。固体撮像装置１１５が有する界面凹部４１ａ１５は、断面形状が三角形であるストライプ状である。界面凹部４１ａ１５も、第３実施形態の変形例２の界面凹部４１ａ１１と同様に、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２まで延びていてもよい。
＜第３実施形態の変形例７＞
　図５０（ａ）は、第３実施形態の変形例７の固体撮像装置１１６の構造を示す断面図である。図５０（ｂ）は、固体撮像装置１１６が備える光電変換層４０１６の配線層側界面４１１６を示す斜視図である。界面凹部４１ａ１６は、配線層側界面４１１６に複数個設けられていてもよい。複数の界面凹部４１ａ１６は、光方向変更部３０１６を構成する。界面凹部４１ａ１６の単体の形状は、第３実施形態の変形例６の界面凹部４１ａ１５と同じであってもよい。複数の界面凹部４１ａ１６は、界面凹部４１ａ１６が延びる方向に対して直交する別の方向に沿って、互いに離間して設けられる。
＜第３実施形態の変形例８＞
　図５１（ａ）は、第３実施形態の変形例８の固体撮像装置１１７の構造を示す断面図である。図５１（ｂ）は、固体撮像装置１１７が備える光電変換層４０１７の配線層側界面４１１７を示す斜視図である。第３実施形態の界面凹部４１ａ９は、直方体形状であった。界面凹部の形状は、直方体に限定されない。例えば、第３実施形態の変形例８の界面凹部４１ａ１７の形状は、曲面を含む。界面凹部４１ａ１７の形状が曲面である場合には、界面凹部４１ａ１７の断面形状は円弧を含む。例えば、界面凹部４１ａ１７の断面形状は、楕円の一部である。第３実施形態の変形例８の固体撮像装置１１７は、１個の界面凹部４１ａ１７を有する。１個の界面凹部４１ａ１７は、光方向変更部３０１７を構成する。界面凹部４１ａ１７は、界面凹部４１ａ９と同様に、ＤＴＩ２２に囲まれた領域のほぼ中央に設けられている。また、界面凹部４１ａ１７の深さは、界面凹部４１ａ９の深さと同じであってもよい。界面凹部４１ａ１７の直径も、界面凹部４１ａ９の幅と同じであってもよい。
＜第３実施形態の変形例９＞
　図５２（ａ）は、第３実施形態の変形例９の固体撮像装置１１８の構造を示す断面図である。図５２（ｂ）は、固体撮像装置１１８が備える光電変換層４０１８の配線層側界面４１１８を示す斜視図である。界面凹部４１ａ１８は、配線層側界面４１１８に複数個設けられていてもよい。複数の界面凹部４１ａ１８は、光方向変更部３０１８を構成する。界面凹部４１ａ１８の単体の形状は、第３実施形態の変形例８の界面凹部４１ａ１６と同じであってもよい。複数の界面凹部４１ａ１８は、Ｘ軸の方向に沿って複数個設けられている。複数の界面凹部４１ａ１８は、Ｙ軸の方向に沿って複数個設けられている。つまり、複数の界面凹部４１ａ１８は、格子状に配置されている。
＜第３実施形態の変形例１０＞
　図５３（ａ）は、第３実施形態の変形例１０の固体撮像装置１１９の構造を示す断面図である。図５３（ｂ）は、固体撮像装置１１９が備える光電変換層４０１９の配線層側界面４１１９を示す斜視図である。固体撮像装置１１９は、１個の界面凹部４１ａ１９を有する。１個の界面凹部４１ａ１９は、光方向変更部３０１９を構成する。固体撮像装置１１９が有する界面凹部４１ａ１９は、断面形状が楕円形状である。界面凹部４１ａ１９は、所定の方向に延びる掃引体の表面に対応する。界面凹部４１ａ１９は、ストライプ状である。界面凹部４１ａ１９も、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２まで延びていてもよい。
＜第３実施形態の変形例１１＞
　図５４（ａ）は、第３実施形態の変形例１１の固体撮像装置１２０の構造を示す断面図である。図５４（ｂ）は、固体撮像装置１２０が備える光電変換層４０２０の配線層側界面４１２０を示す斜視図である。界面凹部４１ａ２０は、配線層側界面４１２０に複数個設けられていてもよい。複数の界面凹部４１ａ２０は、光方向変更部３０２０を構成する。界面凹部４１ａ２０の単体の形状は、第３実施形態の変形例１０の界面凹部４１ａ１９と同じであってもよい。複数の界面凹部４１ａ２０は、界面凹部４１ａ２０が延びる方向に対して直交する別の方向に沿って、互いに離間して設けられる。
　第３実施形態の光方向変更部３０９などは、界面平坦部４１ｂ９よりも窪んだ凹部であった。光散乱体である光方向変更部は、界面平坦部４１ｂ９よりも突出した凸部であってもよい。以下、光方向変更部が凸部である例を、第３実施形態の変形例１２～２３として説明する。
＜第３実施形態の変形例１２＞
　図５５（ａ）は、第３実施形態の変形例１２の固体撮像装置１２１の構造を示す断面図である。図５５（ｂ）は、固体撮像装置１２１が備える光電変換層４０２１の配線層側界面４１２１を示す斜視図である。配線層側界面４１２１は、界面凸部４１ａ２１と、界面平坦部４１ｂ２１と、を有する。固体撮像装置１２１は、１個の界面凸部４１ａ２１を有する。１個の界面凸部４１ａ２１は、光方向変更部３０２１を構成する。界面凸部４１ａ２１は、配線層５０２１側に突出する。界面凸部４１ａ２１は、配線層５０２１の配線層主面５１２１から窪む配線層凹部５１ｔ２１に配置されている。界面凸部４１ａ２１は、界面凹部４１ａ９と同様に、ＤＴＩ２２に囲まれた領域のほぼ中央に設けられている。界面凸部４１ａ２１の高さは、界面凹部４１ａ９と同じであってもよい。界面凸部４１ａ２１の幅も、界面凹部４１ａ９と同じであってもよい。
＜第３実施形態の変形例１３＞
　図５６（ａ）は、第３実施形態の変形例１３の固体撮像装置１２２の構造を示す断面図である。図５６（ｂ）は、固体撮像装置１２２が備える光電変換層４０２２の配線層側界面４１２２を示す斜視図である。第３実施形態の変形例１３の固体撮像装置１２２は、複数の界面凸部４１ａ２２を有する。複数の界面凸部４１ａ２２は、光方向変更部３０２２を構成する。界面凸部４１ａ２２の単体の形状は、第３実施形態の変形例１２の界面凸部４１ａ２１と同じであってもよい。複数の界面凸部４１ａ２２は、Ｘ軸の方向に沿って複数個設けられている。複数の界面凸部４１ａ２２は、Ｘ軸に直交するＹ軸の方向に沿って複数個設けられている。つまり、複数の界面凸部４１ａ２２は、格子状に配置されている。界面凸部４１ａ２２の間隔は、互いに同じであってもよい。つまり、複数の界面凸部４１ａ２２は、規則的に配置されてよい。また、界面凸部４１ａ２２の間隔は、互いに異なっていてもよい。つまり、複数の界面凸部４１ａ２２は、不規則的に配置されてもよい。
＜第３実施形態の変形例１４＞
　図５７（ａ）は、第３実施形態の変形例１４の固体撮像装置１２３の構造を示す断面図である。図５７（ｂ）は、固体撮像装置１２３が備える光電変換層４０２３の配線層側界面４１２３を示す斜視図である。第３実施形態の変形例１４の固体撮像装置１２３は、１個の界面凸部４１ａ２３を有する。１個の界面凸部４１ａ２３は、光方向変更部３０２３を構成する。第３実施形態の変形例１４の界面凸部４１ａ２３は、平面視して、矩形である。つまり、界面凸部４１ａ２３は、ストライプ状である。界面凸部４１ａ２３は、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２まで延びていてもよい。
＜第３実施形態の変形例１５＞
　図５８（ａ）は、第３実施形態の変形例１５の固体撮像装置１２４の構造を示す断面図である。図５８（ｂ）は、固体撮像装置１２４が備える光電変換層４０２４の配線層側界面４１２４を示す斜視図である。第３実施形態の変形例１５の固体撮像装置１２４は、複数の界面凸部４１ａ２４を有する。複数の界面凸部４１ａ２４は、光方向変更部３０２４を構成する。界面凸部４１ａ２４の単体の形状は、第３実施形態の変形例１４の界面凸部４１ａ２３と同じであってもよい。複数の界面凸部４１ａ２４は、界面凸部４１ａ２４が延びる第１の方向に対して直交する第２の方向に沿って、互いに離間して設けられる。
＜第３実施形態の変形例１６＞
　図５９（ａ）は、第３実施形態の変形例１６の固体撮像装置１２５の構造を示す断面図である。図５９（ｂ）は、固体撮像装置１２５が備える光電変換層４０２５の配線層側界面４１２５を示す斜視図である。第３実施形態の変形例１２の界面凸部４１ａ２１は、直方体形状であった。界面凸部の形状は、直方体に限定されない。例えば、第３実施形態の変形例１６の界面凸部４１ａ２５の形状は、四角錐である。界面凸部４１ａ２５の形状が四角錐である場合には、界面凸部４１ａ２５の断面形状は三角形である。第３実施形態の変形例１６の固体撮像装置１２５は、１個の界面凸部４１ａ２５を有する。１個の界面凸部４１ａ２５は、光方向変更部３０２５を構成する。界面凸部４１ａ２５は、ＤＴＩ２２に囲まれた領域のほぼ中央に設けられている。
＜第３実施形態の変形例１７＞
　図６０（ａ）は、第３実施形態の変形例１７の固体撮像装置１２６の構造を示す断面図である。図６０（ｂ）は、固体撮像装置１２６が備える光電変換層４０２６の配線層側界面４１２６を示す斜視図である。第３実施形態の変形例１７の固体撮像装置１２６は、複数の界面凸部４１ａ２６を有する。複数の界面凸部４１ａ２６は、光方向変更部３０２６を構成する。界面凸部４１ａ２６の単体の形状は、第３実施形態の変形例１６の界面凸部４１ａ２５と同じであってもよい。複数の界面凸部４１ａ２６は、Ｘ軸の方向に沿って複数個設けられている。複数の界面凸部４１ａ２６は、Ｘ軸に直交するＹ軸の方向に沿って複数個設けられている。つまり、複数の界面凸部４１ａ２６は、格子状に配置されている。界面凸部４１ａ２６の間隔は、互いに同じであってもよい。つまり、複数の界面凸部４１ａ２６は、規則的に配置されてよい。また、界面凸部４１ａ２６の間隔は、互いに異なっていてもよい。つまり、複数の界面凸部４１ａ２６は、不規則的に配置されてもよい。
＜第３実施形態の変形例１８＞
　図６１（ａ）は、第３実施形態の変形例１８の固体撮像装置１２７の構造を示す断面図である。図６１（ｂ）は、固体撮像装置１２７が備える光電変換層４０２７の配線層側界面４１２７を示す斜視図である。固体撮像装置１２７は、１個の界面凸部４１ａ２７を有する。１個の界面凸部４１ａ２７は、光方向変更部３０２７を構成する。固体撮像装置１２７が有する界面凸部４１ａ２７は、断面形状が楕円形状である。界面凸部４１ａ２７は、所定の方向に延びるストライプ状である。界面凸部４１ａ２７も、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２まで延びていてもよい。
＜第３実施形態の変形例１９＞
　図６２（ａ）は、第３実施形態の変形例１９の固体撮像装置１２８の構造を示す断面図である。図６２（ｂ）は、固体撮像装置１２８が備える光電変換層４０２８の配線層側界面４１２８を示す斜視図である。界面凸部４１ａ２８は、配線層側界面４１２８に複数個設けられていてもよい。複数の界面凸部４１ａ２８は、光方向変更部３０２８を構成する。界面凸部４１ａ２８の単体の形状は、第３実施形態の変形例１８の界面凸部４１ａ２７と同じであってもよい。複数の界面凸部４１ａ２８は、界面凸部４１ａ２８が延びる方向に対して直交する別の方向に沿って、互いに離間して設けられる。
＜第３実施形態の変形例２０＞
　図６３（ａ）は、第３実施形態の変形例２０の固体撮像装置１２９の構造を示す断面図である。図６３（ｂ）は、固体撮像装置１２９が備える光電変換層４０２９の配線層側界面４１２９を示す斜視図である。界面凹部の形状は、直方体に限定されない。例えば、第３実施形態の変形例２０の界面凸部４１ａ２９の形状は、曲面を含む。界面凸部４１ａ２９の形状が曲面を含む場合には、例えば、界面凸部４１ａ２９の断面形状は、楕円の一部である。第３実施形態の変形例２０の固体撮像装置１２９は、１個の界面凸部４１ａ２９を有する。１個の界面凸部４１ａ２９は、光方向変更部３０２９を構成する。界面凸部４１ａ２９は、ＤＴＩ２２に囲まれた領域のほぼ中央に設けられている。また、界面凸部４１ａ２９の高さは、界面凸部４１ａ２１の深さと同じであってもよい。界面凸部４１ａ２９の直径も、界面凸部４１ａ２１の幅と同じであってもよい。
＜第３実施形態の変形例２１＞
　図６４（ａ）は、第３実施形態の変形例２１の固体撮像装置１３０の構造を示す断面図である。図６４（ｂ）は、固体撮像装置１３０が備える光電変換層４０３０の配線層側界面４１３０を示す斜視図である。第３実施形態の変形例２１の固体撮像装置１３０は、複数の界面凸部４１ａ３０を有する。複数の界面凸部４１ａ３０は、光方向変更部３０３０を構成する。界面凸部４１ａ３０の単体の形状は、第３実施形態の変形例２０の界面凸部４１ａ２９と同じであってもよい。複数の界面凸部４１ａ３０は、Ｘ軸の方向に沿って複数個設けられている。複数の界面凸部４１ａ３０は、Ｘ軸に直交するＹ軸の方向に沿って複数個設けられている。つまり、複数の界面凸部４１ａ３０は、格子状に配置されている。界面凸部４１ａ３０の間隔は、互いに同じであってもよい。つまり、複数の界面凸部４１ａ３０は、規則的に配置されてよい。また、界面凸部４１ａ３０の間隔は、互いに異なっていてもよい。つまり、複数の界面凸部４１ａ３０は、不規則的に配置されてもよい。
＜第３実施形態の変形例２２＞
　図６５（ａ）は、第３実施形態の変形例２２の固体撮像装置１３１の構造を示す断面図である。図６５（ｂ）は、固体撮像装置１３１が備える光電変換層４０３１の配線層側界面４１３１を示す斜視図である。第３実施形態の変形例２２の固体撮像装置１３１は、１個の界面凸部４１ａ３１を有する。１個の界面凸部４１ａ３１は、光方向変更部３０３１を構成する。第３実施形態の変形例２２の界面凸部４１ａ３１は、平面視して、矩形である。つまり、界面凸部４１ａ３１は、ストライプ状である。界面凸部４１ａ３１は、一方のＤＴＩ２２から他方のＤＴＩ２２まで延びていてもよい。
＜第３実施形態の変形例２３＞
　図６６（ａ）は、第３実施形態の変形例２３の固体撮像装置１３２の構造を示す断面図である。図６６（ｂ）は、固体撮像装置１３２が備える光電変換層４０３２の配線層側界面４１３２を示す斜視図である。第３実施形態の変形例２３の固体撮像装置１３２は、複数の界面凸部４１ａ３２を有する。複数の界面凸部４１ａ３２は、光方向変更部３０３２を構成する。界面凸部４１ａ３２の単体の形状は、第３実施形態の変形例２２の界面凸部４１ａ３１と同じであってもよい。複数の界面凸部４１ａ３２は、界面凸部４１ａ３２が延びる第１の方向に対して直交する第２の方向に沿って、互いに離間して設けられる。
＜さらなる変形例＞
　第２実施形態の固体撮像装置１１及び第２実施形態の変形例の固体撮像装置１２～１８は、プラズモンに起因する回折光を発生する光散乱部２７を備えていた。同様に、第３実施形態の固体撮像装置１９及び変形例１～２３の固体撮像装置１１０～１３２も、プラズモンに起因する回折光を発生する光散乱部２７を備えていた。光散乱部２７は、別の要素に変更してもよい。光散乱部は、光入射面に微細な凹凸を形成したピラミッド構造であってもよい。
　図６７（ａ）に示す固体撮像装置１Ａ１は、第２実施形態の固体撮像装置１１及び変形例の固体撮像装置１２の変形例である。固体撮像装置１Ａ１は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６７（ｂ）に示す固体撮像装置１Ａ３は、第２実施形態の変形例の固体撮像装置１３、１４のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ３は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６７（ｃ）に示す固体撮像装置１Ａ５は、第２実施形態の変形例の固体撮像装置１５、１６のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ５は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６７（ｄ）に示す固体撮像装置１Ａ７は、第２実施形態の変形例の固体撮像装置１７、１８のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ７は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６８（ａ）に示す固体撮像装置１Ａ９は、第３実施形態の固体撮像装置１９及び変形例の固体撮像装置１１１のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ９は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６８（ｂ）に示す固体撮像装置１Ａ１０は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１１０、１１２のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ１０は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６８（ｃ）に示す固体撮像装置１Ａ１３は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１１３、１１５のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ１３は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６８（ｄ）に示す固体撮像装置１Ａ１４は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１１４、１１６のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ１４は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６８（ｅ）に示す固体撮像装置１Ａ１７は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１１７、１１９のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ１７は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６８（ｆ）に示す固体撮像装置１Ａ１８は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１１８、１２０のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ１８は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６９（ａ）に示す固体撮像装置１Ａ２１は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１２１、１２３のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ２１は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６９（ｂ）に示す固体撮像装置１Ａ２２は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１２２、１２４のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ２２は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６９（ｃ）に示す固体撮像装置１Ａ２５は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１２５、１２７のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ２５は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６９（ｄ）に示す固体撮像装置１Ａ２６は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１２６、１２８のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ２６は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６９（ｅ）に示す固体撮像装置１Ａ２９は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１２９、１３１のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ２９は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図６９（ｆ）に示す固体撮像装置１Ａ３０は、第３実施形態の変形例の固体撮像装置１３０、１３２のさらなる変形例である。固体撮像装置１Ａ３０は、光散乱部としてピラミッド構造７０を有する。
　図７０（ａ）は、第３実施形態のさらなる変形例の固体撮像装置１３３を示す。固体撮像装置１３３は、第３実施形態の固体撮像装置１９と同様の構成に加えて、さらに、配線層５０１３に埋め込まれた反射膜５５を有する。固体撮像装置１３３は、光方向変更部３０３３による散乱の効果に加えて、さらに、反射膜５５による反射の効果が得られる。反射膜５５によれば、透過光を低減することができる。
＜第４実施形態＞
　図７０（ｂ）は、第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。第２実施形態の固体撮像装置１１は、光方向変更部３０１が配線層側界面４１１に設けられていた。光散乱部２７への入射角が回折角と異なっていればよいのであるから、光の方向を変更する構成は、光電変換部における光の経路上に設けられていればよい。例えば、図７０（ｂ）に示すように、光方向変更部３０３４は、ＤＴＩ側界面４３３４に設けられてもよい。ＤＴＩ側界面４３３４は、第２実施形態のように、斜面であってもよい。また、ＤＴＩ側界面４３３５には、第３実施形態のように光散乱体４４が設けられてもよい。
１…固体撮像装置、２…画素部、３…画素制御部、４…信号処理部、８…画素、２２…ＤＴＩ、２６…光電変換部、２６ａ…光入力面、２７…光散乱部、Ｌ１…入射光、Ｌ２…被吸収光、３０１…光方向変更部、４１１…配線層側界面（光電変換裏面）、４１ａ１０…界面凹部（光方向変更体）、４１ａ２１…界面凸部（光方向変更体）。

Claims (73)

  1. 　複数の画素を含む固体撮像装置であって、
    　前記画素は、
    　入射光を受けて散乱光を含む被吸収光を生じさせる光散乱部と、
    　前記被吸収光を光入力面から受けて、受けた前記被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部と、を備え、
    　前記光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含み、前記散乱光として、前記入射光に応じるプラズモンに起因する回折光を発生する、固体撮像装置。
  2. 　前記複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとし、
    　前記光電変換部の屈折率の実部を変数ｎとし、
    　前記入射光の波長を変数λとし、
    　変数ｌを１又は２とし、
    　前記変数Ｐ、前記変数ｎ、前記変数λ及び前記変数ｌは、式（１）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記複数の金属構造体は、
    　　第１の方向に沿った第１の周期構造と、
    　　前記第１の方向に交差する第２の方向に沿った第２の周期構造と、を構成する、請求項１又は２に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記第１の周期構造の周期長は、前記第２の周期構造の周期長と異なる、請求項３に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記光散乱部と前記光電変換部との間に配置された電荷保持膜をさらに備える、請求項１～４の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記光電変換部の前記光入力面には、高濃度不純物層が設けられている、請求項１～４の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記複数の金属構造体は、銀、アルミニウム、金、銅、及び、チタンの窒化物からなる群より選ばれる材料によって形成される、請求項１～６の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記複数の金属構造体は、銀を主成分として含む材料、アルミニウムを主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、及び、チタンの窒化物を主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成される、請求項１～６の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  9. 　互いに隣接し合う前記画素の間に設けられた第１隔離壁部をさらに備え、
    　前記第１隔離壁部は、トレンチと、前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含み、
    　前記光反射部は、前記入射光の波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲における屈折率の実部（ｎ２）及び屈折率の虚部（ｋ２）が、式（２）を満たす材料によって形成される、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     請求項１～８の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  10. 　前記光反射部は、銀、銅、金、白金、及び、ビスマスからなる群より選ばれる材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  11. 　前記光反射部は、銀を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、白金を主成分として含む材料、及び、ビスマスを主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  12. 　前記トレンチの幅は、４５ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、銀又は銀を主成分として含む材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  13. 　前記トレンチの幅は、５０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、銅又は銅を主成分として含む材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  14. 　前記トレンチの幅は、６０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、金又は金を主成分として含む材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  15. 　前記トレンチの幅は、３０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、白金又は白金を主成分として含む材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  16. 　前記トレンチの幅は、７０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、ビスマス又はビスマスを主成分として含む材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  17. 　互いに隣接し合う前記画素の間に設けられた第１隔離壁部をさらに備え、
    　前記第１隔離壁部は、トレンチと、前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含み、
    　前記トレンチの幅は、３５ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分として含む材料によって形成される、請求項９に記載の固体撮像装置。
  18. 　前記第１隔離壁部は、前記トレンチの壁面と前記光反射部との間に設けられた負電荷保持膜を更に含む、請求項９～１７の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  19. 　前記負電荷保持膜は、酸化アルミニウムによって形成される、請求項１８に記載の固体撮像装置。
  20. 　前記負電荷保持膜は、シリコン窒化物によって形成される、請求項１８に記載の固体撮像装置。
  21. 　互いに隣接し合う前記画素の間に設けられると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第１隔離壁部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとし、
    　前記複数の金属構造体の周期数を変数Ｍとし、
    　前記複数の金属構造体のそれぞれの幅を変数Ｗｍｅｔａｌとし、
    　変数ｊは０、又は、正の整数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数Ｐ及び前記変数Ｗｍｅｔａｌは、式（３）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     請求項１～２０の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  22. 　前記複数の金属構造体から前記第１隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＸＬとし、
    　前記複数の金属構造体から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＸＲとしたとき、
    　前記変数ＸＬ及び前記変数ＸＲは、互いに等しい、請求項２１に記載の固体撮像装置。
  23. 　互いに隣接し合う前記画素の間に設けられると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第１隔離壁部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとし、
    　前記複数の金属構造体の周期数を変数Ｍとし、
    　変数ｊは０又は正の整数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数Ｐ及び前記変数Ｍは、式（４）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     請求項１～２０の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  24. 　複数の画素と、
    　互いに隣接し合う前記画素の間に設けられた第１隔離壁部と、備え、
    　前記画素は、被吸収光を光入力面から受けて、受けた前記被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部を含み、
    　前記第１隔離壁部は、トレンチと、前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含み、
    　前記光反射部は、前記画素に入射する入射光の波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲における屈折率の実部（ｎ２）及び屈折率の虚部（ｋ２）が、式（５）を満たす材料によって形成される、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     固体撮像装置。
  25. 　前記光反射部は、銀、銅、金、白金、及び、ビスマスからなる群より選ばれる材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  26. 　前記光反射部は、銀を主成分として含む材料、銅を主成分として含む材料、金を主成分として含む材料、白金を主成分として含む材料、及び、ビスマスを主成分として含む材料からなる群より選ばれる材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  27. 　前記トレンチの幅は、４５ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、銀又は銀を主成分として含む材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  28. 　前記トレンチの幅は、５０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、銅又は銅を主成分として含む材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  29. 　前記トレンチの幅は、６０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、金又は金を主成分として含む材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  30. 　前記トレンチの幅は、３０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、白金又は白金を主成分として含む材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  31. 　前記トレンチの幅は、７０ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、ビスマス又はビスマスを主成分として含む材料によって形成される、請求項２４に記載の固体撮像装置。
  32. 　前記第１隔離壁部は、前記トレンチの壁面と前記光反射部との間に設けられた負電荷保持膜を更に含む、請求項２４～３１の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  33. 　前記負電荷保持膜は、酸化アルミニウムによって形成される、請求項３２に記載の固体撮像装置。
  34. 　前記負電荷保持膜は、シリコン窒化物によって形成される、請求項３２に記載の固体撮像装置。
  35. 　入射光を受けて散乱光を含む前記被吸収光を生じさせる光散乱部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含み、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとし、
    　前記複数の金属構造体の周期数を変数Ｍとし、
    　前記複数の金属構造体のそれぞれの幅を変数Ｗｍｅｔａｌとし、
    　変数ｊは０、又は、正の整数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数Ｐ及び前記変数Ｗｍｅｔａｌは、式（６）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
     請求項２４～３４の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  36. 　前記複数の金属構造体から前記第１隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＸＬとし、
    　前記複数の金属構造体から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＸＲとしたとき、
    　前記変数ＸＬ及び前記変数ＸＲは、互いに等しい、請求項３５に記載の固体撮像装置。
  37. 　入射光を受けて散乱光を含む前記被吸収光を生じさせる光散乱部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含み、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとし、
    　前記複数の金属構造体の周期数を変数Ｍとし、
    　変数ｊは０又は正の整数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数Ｐ及び前記変数Ｍは、式（７）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
     請求項２４～３４の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  38. 　入射光を受けて散乱光を含む前記被吸収光を生じさせる光散乱部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記光電変換部の屈折率の実部を変数ｎＳｉとし、
    　前記入射光の波数を変数ｋ０とし、
    　前記光散乱部によって前記入射光に生じる回折の角度を変数θｄとし、
    　変数ｍが自然数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数ｎＳｉ、前記変数ｋ０、前記変数θｄ及び前記変数ｍは、式（８）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
     請求項２４～３４の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  39. 　複数の画素と、
    　互いに隣接し合う前記画素の間に設けられた第１隔離壁部と、備え、
    　前記画素は、被吸収光を光入力面から受けて、受けた前記被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部を含み、
    　前記第１隔離壁部は、トレンチと、前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含み、
    　前記トレンチの幅は、３５ｎｍ以上であり、
    　前記光反射部は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分として含む材料によって形成される、固体撮像装置。
  40. 　入射光を受けて散乱光を含む前記被吸収光を生じさせる光散乱部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記光散乱部は、所定の周期長をもって配置された複数の金属構造体を含み、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記複数の金属構造体の周期長を変数Ｐとし、
    　前記複数の金属構造体の周期数を変数Ｍとし、
    　前記複数の金属構造体のそれぞれの幅を変数Ｗｍｅｔａｌとし、
    　変数ｊは０、又は、正の整数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数Ｐ及び前記変数Ｗｍｅｔａｌは、式（９）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
     請求項３９に記載の固体撮像装置。
  41. 　入射光を受けて散乱光を含む前記被吸収光を生じさせる光散乱部と、
    　前記光電変換部を挟んで前記第１隔離壁部に隣接すると共に、トレンチと前記トレンチに埋め込まれた光反射部とを含む第２隔離壁部と、をさらに備え、
    　前記第１隔離壁部の前記光反射部から前記第２隔離壁部の前記光反射部までの距離を変数ＷＰＤとし、
    　前記光電変換部の屈折率の実部を変数ｎＳｉとし、
    　前記入射光の波数を変数ｋ０とし、
    　前記光散乱部によって前記入射光に生じる回折の角度を変数θｄとし、
    　変数ｍが自然数であり、
    　前記変数ＷＰＤ、前記変数ｎＳｉ、前記変数ｋ０、前記変数θｄ、及び前記変数ｍは、式（１０）を満たす、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
     請求項３９に記載の固体撮像装置。
  42. 　複数の画素と、互いに隣接し合う前記画素の間に設けられると共にトレンチ及び前記トレンチに埋め込まれた光反射部を含む第１隔離壁部と、を有する固体撮像装置の製造方法であって、
    　トレンチを形成する工程と、
    　前記トレンチに光反射部を形成する工程と、を含み、
    　前記光反射部を形成する工程では、入射光の波長が８００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲における屈折率の実部（ｎ２）及び屈折率の虚部（ｋ２）が、式（１１）を満たす材料を、原子層堆積法によって前記トレンチに設ける、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
     固体撮像装置の製造方法。
  43. 　前記光反射部を形成する工程では、前記光反射部を、銀を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成し、
    　前記銀を含む原料ガスは、トリエチルホスフィン（６，６，７，７，８，８，８－ヘプタフルオロ－２，２－ジメチル－３，５－オクタンジオナート）銀（Ｉ）である、請求項４２に記載の固体撮像装置の製造方法。
  44. 　前記光反射部を形成する工程では、前記光反射部を、銅を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成し、
    　前記銅を含む原料ガスは、ビス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）銅（II）又は、ビス（６，６，７，７，８，８，８－ヘプタフルオロ－２，２－ジメチル－３，５－オクタンジオナート）銅（II)である、請求項４２に記載の固体撮像装置の製造方法。
  45. 　前記光反射部を形成する工程では、前記光反射部を、金を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成し、
    　前記金を含む原料ガスは、トリメチル（トリメチルホスフィン）金（III)である、請求項４２に記載の固体撮像装置の製造方法。
  46. 　前記光反射部を形成する工程では、前記光反射部を、アルミニウムを含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成し、
    　前記アルミニウムを含む原料ガスは、トリメチルアルミニウム、トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）アルミニウム、又はトリエチルアルミニウムである、請求項４２に記載の固体撮像装置の製造方法。
  47. 　前記光反射部を形成する工程では、前記光反射部を、ビスマスを含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成し、
    　前記ビスマスを含む原料ガスは、トリフェニルビスマス、トリス（２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート）ビスマス、ビス（アセタート－Ｏ）トリフェニルビスマス（Ｖ）、トリス（２－メトキシフェニル）ビスムチン、トリ（ｔｅｒｔ－ブチルオキシ）ビスマス、トリス（１，１，２－トリメチルプロピルオキシ）ビスマス、及び、トリス（１，１－ジイソプロピル－２－メチルプロピルオキシ）ビスマスからなる群より選ばれる材料である、請求項４２に記載の固体撮像装置の製造方法。
  48. 　前記光反射部を形成する工程では、前記光反射部を、白金を含む原料ガスを用いた原子層堆積法によって形成し、
    　前記白金を含む原料ガスは、（トリメチル）メチルシクロペンタジエニル白金（ＩＶ）である、請求項４２に記載の固体撮像装置の製造方法。
  49. 　前記光電変換部は、前記光入力面を含む光電変換主面と、前記光電変換主面とは逆側の光電変換裏面と、を含み、
    　前記光電変換裏面上には、前記被吸収光の進行方向を変更する光方向変更部が設けられ、
    　前記光方向変更部は、進行方向が変更された後であり基準軸を基準とした前記被吸収光の角度が、進行方向が変更される前であり前記基準軸を基準とした前記被吸収光の角度と異なるように、前記被吸収光の進行方向を変更する、請求項１～４１の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  50. 　被吸収光に応じた信号電圧を発生する光電変換部を含む複数の画素と、
    　トレンチ及び前記トレンチに埋め込まれた光反射部を含み互いに隣接し合う前記画素の間に設けられた隔離壁部と、備え、
    　前記光電変換部は、入射光を受ける光入力面を含む光電変換主面と、前記光電変換主面とは逆側の光電変換裏面と、を含み、
    　前記光電変換裏面上には、光方向変更部が設けられ、
    　前記光方向変更部は、進行方向が変更された後であり基準軸を基準とした前記被吸収光の角度が、進行方向が変更される前であり前記基準軸を基準とした前記被吸収光の角度と異なるように、前記被吸収光の進行方向を変更する、固体撮像装置。
  51. 　進行方向が変更された後の前記被吸収光の前記光入力面の法線を基準とした角度は、進行方向が変更される前の前記被吸収光の前記光入力面の法線を基準とした角度に対応する、請求項４９又は５０に記載の固体撮像装置。
  52. 　前記光方向変更部は、前記法線を基準とした基準軸に対して傾斜すると共に、受けた前記光を反射する、請求項５１に記載の固体撮像装置。
  53. 　前記光電変換裏面には、配線部が接する、請求項５２に記載の固体撮像装置。
  54. 　前記光方向変更部は、前記配線部に設けられた反射部を含む、請求項５３に記載の固体撮像装置。
  55. 　前記光方向変更部は、前記光電変換裏面を基準として突出する又は前記光電変換裏面を基準として窪む少なくとも１個の光方向変更体を含む、請求項４９又は５０に記載の固体撮像装置。
  56. 　前記光電変換裏面を基準として突出する前記光方向変更体の高さ又は前記光電変換裏面を基準として窪む前記光方向変更体の深さは、前記光電変換部の屈折率に基づく前記被吸収光の波長に対応する、請求項５５に記載の固体撮像装置。
  57. 　前記光電変換裏面を基準とした前記光方向変更体の高さは、前記光電変換部の屈折率に基づく前記被吸収光の波長の１／１０の長さより、大きい、請求項５６に記載の固体撮像装置。
  58. 　前記光電変換裏面を基準とした前記光方向変更体の高さは、前記光電変換部の屈折率に基づく前記被吸収光の波長の５倍の長さより、小さい、請求項５６又は５７に記載の固体撮像装置。
  59. 　前記光方向変更体は、平面である面を含む、請求項５６～５８の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  60. 　前記光方向変更体の断面形状は、矩形である部分を含む、請求項５９に記載の固体撮像装置。
  61. 　前記光方向変更体の形状は、前記平面である面によって構成された直方体である、請求項５９に記載の固体撮像装置。
  62. 　前記光方向変更体の断面形状は、三角形である、請求項５９に記載の固体撮像装置。
  63. 　前記光方向変更体の形状は、前記平面である面によって構成された四角錐である、請求項５９に記載の固体撮像装置。
  64. 　前記光方向変更体の形状は、前記平面である面によって構成された三角柱である、請求項５９に記載の固体撮像装置。
  65. 　前記光方向変更体は、曲面である面を含む、請求項５６～５８の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  66. 　前記光方向変更体の断面形状は、楕円である部分を含む、請求項６５に記載の固体撮像装置。
  67. 　前記光方向変更体の形状は、楕円である部分を含む断面を軸線まわりに回転させた回転体である、請求項６６に記載の固体撮像装置。
  68. 　前記光方向変更体の形状は、楕円である部分を含む断面を軸線に沿って延伸させた掃引体である、請求項６６に記載の固体撮像装置。
  69. 　前記光方向変更部は、複数の前記光方向変更体が第１の方向に沿って複数配置されると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って複数配置されることによって、平面視して格子状に構成される請求項６１、６３及び６７の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  70. 　前記光方向変更部は、前記光方向変更体が第１の方向に沿って延びると共に前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って複数配置されることによって、平面視して縞状に構成される請求項６１、６４及び６８に記載の固体撮像装置。
  71. 　前記光電変換部は、前記光入力面を含む第１光電変換界面と、前記第１光電変換界面とは異なる界面であり、前記光入力面から受け入れた前記被吸収光の進行方向を変更する第２光電変換界面と、を含み、
    　前記被吸収光は、第１の角度をもって前記光入力面から前記光電変換部の内部へ進み、
    　前記第２光電変換界面において進行方向が変更された前記被吸収光は、第２の角度をもって前記光入力面に入射し、
    　前記第２光電変換界面は、前記第２の角度が前記第１の角度と、異なるように、前記被吸収光の進行方向を変更する、請求項１～４１の何れか一項に記載の固体撮像装置。
  72. 　前記第２光電変換界面は、前記第１光電変換界面とは逆側の光電変換裏面上に設けられた配線部との境界面である、請求項７２に記載の固体撮像装置。
  73. 　前記第２光電変換界面は、前記第１光電変換界面と交差するように設けられたトレンチとの境界面である、請求項７１又は７２に記載の固体撮像装置。
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