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JP2018107314A - 光検知器及び撮像装置 - Google Patents

光検知器及び撮像装置 Download PDF

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JP2018107314A JP2016253197A JP2016253197A JP2018107314A JP 2018107314 A JP2018107314 A JP 2018107314A JP 2016253197 A JP2016253197 A JP 2016253197A JP 2016253197 A JP2016253197 A JP 2016253197A JP 2018107314 A JP2018107314 A JP 2018107314A
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Fujitsu Ltd
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Abstract

【課題】光検知器において、基板の裏面側の光入射面を含む領域での光の反射を低減し、高感度化を実現する。【解決手段】光検知器４を、基板１と、基板の表面側に設けられ、基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイス２とを含むセンサデバイスチップ３を備え、センサデバイスチップが、基板の裏面側に、光入射面７から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域６を備えるものとする。【選択図】図１

Description

本発明は、光検知器及び撮像装置に関する。
従来、基板の裏面側から入射した光を検知する光検知器がある。
このような光検知器では、例えば凹凸や粗面を設けることで、入射する光を散乱させ、より多くの光が吸収されるようにして、損失を低減している。
特開平６−１６３９６８号公報 特開２０１３−６５９０８号公報 特開２００８−６６５８４号公報
ところで、基板の裏面側から入射した光を検知する光検知器において高感度化を実現するためには、基板の裏面側の光入射面を含む領域での光の反射を低減することが重要である。
本発明は、基板の裏面側の光入射面を含む領域での光の反射を低減し、高感度化を実現することを目的とする。
１つの態様では、光検知器は、基板と、基板の表面側に設けられ、基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイスとを含むセンサデバイスチップを備え、センサデバイスチップは、基板の裏面側に、光入射面から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域を備える。
１つの態様では、撮像装置は、光検知器と、光検知器に接続された制御演算部とを備え、光検知器は、基板と、基板の表面側に設けられ、基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイスとを含むセンサデバイスチップを備え、センサデバイスチップは、基板の裏面側に、光入射面から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域を備える。
１つの側面として、基板の裏面側の光入射面を含む領域での光の反射を低減し、高感度化を実現することができるという効果を有する。
本実施形態にかかる光検知器の構成を示す模式的断面図である。 本実施形態にかかる光検知器に備えられる屈折率が変化する領域の構成例を示す模式的断面図である。 本実施形態にかかる光検知器に備えられる屈折率が変化する領域の構成例を示す模式的断面図である。 本実施形態にかかる光検知器に備えられる屈折率が変化する領域の構成例を示す模式的断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態にかかる光検知器に備えられる屈折率が変化する領域の構成例及び比較例を示す模式的断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本発明の課題を説明するための模式的断面図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は、本実施形態にかかる光検知器の製造方法の一例を説明するための模式的断面図である。 （Ａ）〜（Ｉ）は、本実施形態にかかる光検知器の製造方法の他の例を説明するための模式的断面図である。 本実施形態にかかる撮像装置の構成例を示す模式図である。
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光検知器及び撮像装置について、図１〜図９を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる光検知器は、図１に示すように、基板１と、基板１の表面側に設けられ、基板１の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイス２とを含むセンサデバイスチップ３を備える。
なお、この光検知器４を裏面入射型光検知器ともいう。また、図１中、符号５はセンサデバイスチップ３に接合される信号処理デバイスを示している。
そして、センサデバイスチップ３は、基板１の裏面側に、光入射面（受光面）７から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域６を備える。ここでは、屈折率が変化する領域６は、屈折率が徐々に変化する領域である。なお、基板１の裏面はセンサデバイスチップ３の裏面である。
これにより、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域での光の反射を低減することができる。このため、屈折率が変化する領域６は、反射を低減する反射低減領域として機能する。
ここで、屈折率が変化する領域６は、例えば図２、図３に示すように、基板１の裏面上に設けられた、屈折率が異なる複数の膜８〜１１（１３〜１６）を積層させた積層膜１２（１７）によって構成すれば良い。
この場合、基板１の裏面上に、徐々に屈折率が低くなるように、屈折率の異なる材料からなる複数の膜８〜１１（１３〜１６）を積層させて、基板１の裏面上に積層膜１２（１７）を設ければ良い。この場合、光入射面７から厚さ方向へ向けて屈折率が徐々に高くなることになる。
例えば、図２に示すように、屈折率ｎ＝４のＧａＳｂ基板１の裏面上に、屈折率ｎ＝３．４２のＳｉ膜８、屈折率ｎ＝２．６３のＺｎＳ膜９、屈折率ｎ＝１．７７のＡｌ２Ｏ３膜１０、屈折率ｎ＝１．４３のＣａＦ２膜１１を、基板１側から順に積層させて、基板１の裏面上に積層膜１２を設ければ良い。
このようにして、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域で、基板１の屈折率（上述の例では屈折率ｎ＝４）から空気の屈折率（屈折率ｎ＝１）へ向けて、屈折率が徐々に低くなるように屈折率を緩やかに変化させることで、光の反射を低減することができる。
つまり、光の反射に寄与するのは主に屈折率の変化であるため、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域において、空気の屈折率（屈折率ｎ＝１）から基板１の屈折率（上述の例では屈折率ｎ＝４）に急激に屈折率が変化するのを抑制することで、光の反射を低減することが可能となる。
また、例えば、図３に示すように、ＧａＳｂ基板１の裏面上に、徐々に目が粗くなるマスクを用いて、複数のＧａＳｂ膜１３〜１６をスパッタリング成膜することで、密度が徐々に低くなるように、即ち、屈折率が徐々に低くなるように、複数のＧａＳｂ膜１３〜１６を基板１側から順に積層させて、基板１の裏面上に積層膜１７を設けても良い。この場合、光入射面７から厚さ方向へ向けて屈折率（密度）が徐々に高くなることになる。また、複数のＧａＳｂ膜１３〜１６は、異なるサイズの孔を有するものとなる。
このように、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域で、光入射面７へ向けて密度が徐々に低くなるようにし、基板１の屈折率（上述の例では屈折率ｎ＝４）から空気の屈折率（屈折率ｎ＝１）へ向けて屈折率が徐々に低くなるように屈折率を緩やかに変化させることで、光の反射を低減することができる。
また、積層膜１２（１７）は、複数の膜８〜１１（１３〜１６）の境界部分に凹凸を有することが好ましい。これにより、複数の膜８〜１１（１３〜１６）の境界部分（界面）での屈折率変化を緩やかにすることができ、界面での光の反射を抑制することができる。
例えば、基板１の裏面上に凹凸を設けておくことで、その上に積層させた積層膜１２（１７）は、複数の膜８〜１１（１３〜１６）の境界部分に凹凸を有するものとなる。また、凹凸は意図的に設けられるものであるため、凹凸の作りやすさを考慮すると、凹凸の高さ（深さ）は約１０ｎｍ以上（例えば数１０ｎｍ）とするのが好ましい。
ところで、屈折率が変化する領域６は、図４に示すように、基板１の裏面側の領域であって、多孔質構造（ポーラス構造）１８になっているものとしても良い。この場合、屈折率が変化する領域６は、多孔質状になっている多孔質領域（ポーラス領域）となる。
つまり、光入射面７を含む基板１の裏面側の領域を、多孔質構造１８とし、この多孔質構造１８の密度（屈折率）を光入射面７から厚さ方向（内部）へ向けて徐々に変化させることで、屈折率が変化する領域６を構成しても良い。
この場合、屈折率が変化する領域６は、密度が変化する領域であり、密度（屈折率）が徐々に変化する多孔質構造１８によって構成されることになる。
例えば、光入射面７を含む基板１の裏面側の領域に、光入射面７から厚さ方向（内部）へ向けて密度（屈折率）が徐々に高くなる多孔質構造１８を設ければ良い。この場合、多孔質構造１８は、その表面、即ち、内部から光入射面７へ向けて密度（屈折率）が徐々に低くなることになる。
このような多孔質構造１８を設けることで、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域で、内部から光入射面７へ向けて密度が徐々に低くなるようにし、基板１の屈折率から空気の屈折率へ向けて屈折率が徐々に低くなるように屈折率を緩やかに変化させることで、光の反射を低減することができる。
例えば、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域にＳｎ（Ｓｎ＋）をイオン注入することによって、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域に、上述のような多孔質構造１８を設けることができる。つまり、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域にＳｎ（Ｓｎ＋）をイオン注入することによって、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域に、上述のような多孔質構造１８が自己組織化形成されることになる。
具体的には、例えば、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域に、Ｓｎ＋を、６０ｋｅＶ，８．９×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２でイオン注入することで、上述のような多孔質構造１８が自己組織化形成されることになる。
なお、例えば、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域に、Ｇａ＋を、３０ｋｅＶ，１×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２でイオン注入することによっても、上述のような多孔質構造１８が自己組織化形成されることになる。
このようにしてイオン注入によって上述のような多孔質構造１８を設ける場合、イオン注入量は、例えば４×１０１４ｉｏｎｓ／ｃｍ２〜１．５×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２程度とするのが好ましい。これにより、反射抑制効果を高めることが可能となる。
なお、基板１は、これに限られるものではなく、例えば、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板を用いることができる。また、イオン注入する元素（注入イオン）は、これに限られるものでなく、例えば、Ｇａ（Ｇａ＋）、Ｓｎ（Ｓｎ＋）、Ｎ（Ｎ＋，Ｎ２ ＋）、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅのいずれかの元素を用いることができる。
このようにして基板１の裏面側の光入射面７を含む領域に多孔質構造１８を設けた場合、屈折率が変化する領域６は、基板１の裏面側の領域であって、イオン注入による自己組織化構造を有するものとなる。
また、屈折率が変化する領域６は、基板１の裏面側の領域であって、基板１の他の領域と異なる組成になっているものとなる。つまり、上述のように、基板１の裏面側の領域にイオン注入することによって多孔質構造１８を設ける場合、イオン注入された領域、即ち、屈折率が変化する領域６は、イオン注入された元素が残存していることになるため、基板１の他の領域と異なる組成になっているものとなる。
また、屈折率が変化する領域６は、基板１の裏面側の領域であって、基板１の他の領域よりもＧａを多く含むか、又は、Ｓｎ、Ｎ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅのいずれかの元素を含む領域であることになる。
ところで、上述のように構成される多孔質構造１８は、図４に示すように、基板１の厚さ方向に延びる微細な孔を備えるものとなる。
この場合、屈折率が変化する領域６は、基板１の裏面側の領域であって、柱状、壁状、円錐状又は角錐状の突起１９を有することになる。また、突起１９は、ランダムに配置されていることになる（ランダム構造）。
なお、多孔質構造１８を構成する微細な孔が、柱状、壁状等になっていると見ることもでき、また、それらがランダム構造になっていると見ることもできる。また、突起の高さや孔の深さは、同一になっていても良いし、異なっていても良い。
このように、屈折率が変化する領域６が、基板１の裏面側の領域であって、柱状、壁状、円錐状又は角錐状の突起１９を有するものである場合、例えば図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すような形状になっており、基板１の厚さ方向（深さ方向）へ向けて密度（屈折率）が徐々に高くなっていることが光の反射を低減するのに理想的である。
また、多孔質構造１８を構成する孔又は突起１９の間隔は、検知する光の波長の半分以下であることが好ましい。
例えば、センサデバイス２が、約０．７μｍ〜約１５μｍの波長の赤外領域の光を検知するものである場合、多孔質構造１８を構成する孔又は突起１９の間隔は、この波長領域に含まれる波長の半分以下になっているのが好ましい。例えば、多孔質構造１８を構成する孔又は突起１９の間隔（周期）は、約０．５μｍよりも小さくなっていることが好ましい。つまり、多孔質構造１８を構成する孔又は突起１９の間隔（周期）は、信号波長よりも小さいサブミクロン周期になっていることが好ましい。
なお、多孔質構造１８を構成する孔又は突起１９の深さや高さに特に制限はないが、例えば減衰等を考慮すると、約１μｍよりも小さいことが好ましい。また、突起１９の頂面、孔の底面は存在しないことが好ましく、即ち、光が入射する領域に平坦になっている部分が存在しないことが好ましく、たとえ平坦になっている部分が存在するとしても、約０．５μｍよりも小さいサイズになっていることが好ましい。
ここでは、基板１の厚さ方向の全体にわたって密度（屈折率）が徐々に変化しており、突起１９の頂面や孔の底面が平坦になっておらず、光が入射する領域に平坦な個所がないため（図４、図５（Ａ）、図５（Ｂ）参照）、モスアイ効果によって、低反射率を実現することが可能である。例えば、反射率を約５％よりも小さくすることが可能であり、センサの感度を大幅に向上させることができる。
これに対し、突起の頂面や孔の底面が平坦になっており、光が入射する領域に平坦な個所があると（図５（Ｃ）参照）、十分に反射を低減するのが難しくなる。
なお、例えば、光検知器４の高感度化を図るために、基板１中での吸収を抑制するために基板１を薄化することが考えられるが（例えば図６（Ａ）参照）、光入射面７で例えば約２０％が反射してしまうので効率が悪く、高感度化を図る点では十分ではない。また、基板薄化制御のために、基板１中にエッチングストップ層２０を設け、エッチングで基板１を薄化することも考えられるが（例えば図６（Ｂ）参照）、エッチングストップ層２０と基板１との界面でも反射してしまうため、センサデバイスに到達する光は例えば約６４％であり、高感度化を図る点では十分でない。
これに対し、上述のように屈折率が変化する領域６を設けることで、特に、この領域６に多孔質構造１８を設けることで、反射率を約５％よりも小さくすることができ、センサデバイス２に到達する光が例えば約９５％となるため、センサの感度を、エッチングストップ層２０を設ける場合（例えば図６（Ｂ）参照）と比較して、約１．５倍に向上させることができ、高感度化を実現することが可能となる。なお、上述のような構成を採用することで、エッチングストップ層２０は設けなくても良くなる。
ところで、上述のように構成される光検知器４は、例えば赤外線検知器（赤外線センサ）や太陽電池に適用することができる。
例えば、赤外線検知器に適用する場合、センサデバイス２は、例えば約０．７μｍ〜約１５μｍの波長の赤外領域の光を検知する赤外線センサデバイス（IRsensor）とすれば良い。この場合、センサデバイス２は、例えば超格子構造、量子井戸構造、量子ドット構造などを備えるものとして、基板１の表面側に設けられる。なお、センサデバイス２をセンサデバイスアレイともいう。
そして、このようにして基板１の表面側に設けられたセンサデバイス２に、例えばバンプ２３などの接合部を介して、例えばシリコン基板の表面に形成された電子回路を備える信号処理デバイス５が接合される（例えば図１、図７（Ｈ）、図８（Ｉ）参照）。なお、信号処理デバイス５を、信号処理パッケージ、あついは、信号処理回路チップともいう。
次に、本実施形態にかかる光検知器４の製造方法について、図７、図８を参照しながら説明する。
ここでは、ＧａＳｂ基板１に赤外線センサデバイス（裏面照射型赤外線センサデバイス）２を設けて赤外線センサデバイスチップ３を作製し、これに、バンプ２３を介して、信号処理デバイス５を接合して、赤外線検知器４を製造する場合を例に挙げて説明する。
まず、基板１を薄化した面（薄化面）に赤外線センサデバイス２を作製する場合を例に挙げて、図７（Ａ）〜図７（Ｈ）を参照しながら説明する。
まず、図７（Ａ）に示すように、赤外線センサデバイスチップ３の裏面となるＧａＳｂ基板１の裏面側にサポート基板２１を貼り付ける。
例えば、ＧａＳｂ基板１の裏面上に、例えばＰＥ−ＣＶＤ（plasma-enhanced chemical vapor deposition）法によってＳｉＯ２膜２２（例えば厚さ約１００ｎｍ）を堆積後、ＳｉＯ２膜２２を介して、サポート基板２１としてシリコン基板（Si-sub）を常温接合する。
次に、図７（Ｂ）に示すように、ＧａＳｂ基板１を薄化する。
例えば、バックグラインド及びＣＭＰ（chemical mechanical polishing）によって、赤外線センサデバイス２を設けるＧａＳｂ基板１の表面側を、表面から例えば約１０μｍ程度まで薄化した後、薬液洗浄（ｅｔｃｈ）を行なう。
次に、図７（Ｃ）に示すように、薄化面に赤外線センサデバイス（IRsensor）２を形成する。
例えば、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法によって、超格子構造などを含む赤外線センサデバイス２を形成する。
次に、図７（Ｄ）に示すように、個片化後、信号処理デバイス５を接合する。
例えば、個片化後、シリコン基板の表面に形成された電子回路を備える信号処理デバイス（Si-device or PKG）５を積層し、Ｉｎバンプ２３を介して、接合した後、アンダーフィルをＩｎバンプ２３の隙間に注入する（図示せず）。
次に、図７（Ｅ）に示すように、サポート基板２１としてのシリコン基板を除去する。
例えば、サポート基板２１としてのシリコン基板を、例えば約１０μｍ残して研削で除去し、自然酸化膜を除去した後、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム；例えば約７０℃）に浸漬することで、シリコン基板２１を除去する。
なお、バンプ接合後に全体（全面）にＳｉＯ２膜（例えば約１μｍ）を形成することによって信号処理デバイス５を保護するようにしても良い。
次に、図７（Ｆ）に示すように、ＳｉＯ２膜２２を除去する。
例えば、ｄ−ＨＦ（フッ酸と水の比率１％）に浸漬することによって、ＧａＳｂ基板１とサポート基板２１としてのシリコン基板との接合面のＳｉＯ２膜２２を除去する。
次に、図７（Ｇ）に示すように、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域にイオン注入を行なうことによって、表面側から内部へ向けて密度が変化する多孔質構造１８を形成する。これにより、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域に、密度が変化する領域、即ち、屈折率が変化する領域６が形成されることになる。この屈折率が変化する領域（密度が変化する領域）６は、反射抑制領域として機能する。
例えば、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域に、Ｇａ（Ｇａ＋）を、６０ｋｅＶ，１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２、１５０Ｋで、イオン注入することによって、基板１の裏面側の光入射面７を含む領域６に、光入射面７から厚さ方向（内部）へ向けて密度（屈折率）が徐々に高くなる多孔質構造１８が自己組織化形成される。
次に、図７（Ｈ）に示すように、上述のような多孔質構造１８が形成されたＧａＳｂ基板１の裏面側の表面は不安定であるため、上述のような多孔質構造１８が形成されたＧａＳｂ基板１の裏面側の表面を覆うように保護膜２４を形成する。
例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によって、保護膜２４として、厚さ約１０ｎｍのＳｉＯ２膜を形成する。
このようにして、基板１を薄化した面（薄化面）に赤外線センサデバイス２を作製した赤外線センサデバイスチップ３を備える赤外線検知器４を製造することができる。
なお、ここでは、サポート基板２１を除去した後に多孔質構造１８を形成しているが、これに限られるものではなく、サポート基板２１を貼り付ける前に多孔質構造１８を形成しても良い。
次に、基板１を薄化した面（薄化面）に反射抑制構造としての多孔質構造１８を作製する場合を例に挙げて、図８（Ａ）〜図８（Ｉ）を参照しながら説明する。
まず、図８（Ａ）に示すように、赤外線センサデバイス２を設けるＧａＳｂ基板１の表面側（デバイス作製面）にＢＧ（バックグラインド）テープ２５を貼り付けて、仮固定する。
次に、図８（Ｂ）に示すように、ＧａＳｂ基板１を薄化する。
例えば、バックグラインド及びＣＭＰによって、赤外線センサデバイスチップ３の裏面となるＧａＳｂ基板１の裏面側を、表面から例えば約１０μｍ程度まで薄化した後、薬液洗浄（ｅｔｃｈ）を行なう。
次に、図８（Ｃ）に示すように、薄化面にサポート基板２１を貼り付ける。
例えば、赤外線センサデバイスチップ３の裏面となるＧａＳｂ基板１の裏面側の薄化面に、サポート基板２１としてシリコン基板（Si-sub；又はガラス基板）を接合（常温接合）する。
次に、図８（Ｄ）に示すように、ＢＧテープ２５を除去する。
次に、図８（Ｅ）に示すように、ＧａＳｂ基板１の表面側に赤外線センサデバイス（IRsensor）２を形成する。
例えば、ＭＢＥ法によって、超格子構造などを含む赤外線センサデバイス２を形成する。
次に、図８（Ｆ）に示すように、個片化後、信号処理デバイス５を接合する。
例えば、個片化後、シリコン基板の表面に形成された電子回路を備える信号処理デバイス（Si-device or PKG）を積層し、Ｉｎバンプ２３を介して、接合した後、アンダーフィルをＩｎバンプ２３の隙間に注入する（図示せず）。
次に、図８（Ｇ）に示すように、サポート基板２１としてのシリコン基板（又はガラス基板）を除去する。例えば、バックグラインド及び薬液を用いたエッチングによってサポート基板２１を除去すれば良い。
次に、図８（Ｈ）に示すように、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域にイオン注入を行なうことによって、表面側から内部へ向けて密度が変化する多孔質構造１８を形成する。これにより、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域に、密度が変化する領域、即ち、屈折率が変化する領域６が形成されることになる。この屈折率が変化する領域（密度が変化する領域）６は、反射抑制領域として機能する。
例えば、ＧａＳｂ基板１の裏面側の領域に、Ｇａ（Ｇａ＋）を、６０ｋｅＶ，１×１０１５ｉｏｎｓ／ｃｍ２、１５０Ｋで、イオン注入することによって、ＧａＳｂ基板１の裏面側の光入射面７を含む領域に、光入射面７から厚さ方向（内部）へ向けて密度（屈折率）が徐々に高くなる多孔質構造１８が自己組織化形成される。
次に、図８（Ｉ）に示すように、上述のような多孔質構造１８が形成されたＧａＳｂ基板１の裏面側の表面は不安定であるため、上述のような多孔質構造１８が形成されたＧａＳｂ基板１の裏面側の表面を覆うように保護膜２４を形成する。
例えば、ＡＬＤ法によって、保護膜２４として、厚さ約１０ｎｍのＳｉＯ２膜を形成する。
このようにして、基板１を薄化した面（薄化面）に反射抑制構造としての多孔質構造１８を作製した赤外線センサデバイスチップ３を備える赤外線検知器４を製造することができる。
なお、ここでは、サポート基板２１を除去した後に多孔質構造１８を形成しているが、これに限られるものではなく、ＧａＳｂ基板１を薄化した後、サポート基板２１を貼り付ける前に多孔質構造１８を形成しても良い。
なお、多孔質構造１８の形成方法は、上述の方法に限られるものではない。
例えば、基板の裏面側の領域を、陽極酸化によって多孔質領域にした後、例えばウェットエッチングやドライエッチングで密度変化をコントロールすることで、基板１の裏面側の領域に屈折率が変化する領域６を設けても良い。この場合、例えばエッチング時間などを調整することによって多孔質領域における径や深さをコントロールして、多孔質領域の密度（屈折率）を光入射面から厚さ方向へ向けて徐々に変化させることで、屈折率が変化する領域６を設ければ良い。
また、例えば、薄膜（例えばシリコンなど）を基板の裏面側に成膜し、陽極酸化によって多孔質化した後、この多孔質化した膜をマスクとして用いて、例えばＲＩＥなどのドライエッチングを行なうことによって、基板１の裏面側の領域に、密度変化がコントロールされた多孔質領域を形成することで、屈折率が変化する領域６を設けても良い。この場合、例えばエッチング時間などを調整することによって多孔質領域における径や深さをコントロールして、多孔質領域の密度（屈折率）を光入射面から厚さ方向へ向けて徐々に変化させることで、屈折率が変化する領域６を設ければ良い。
なお、ここでは、多孔質化した膜をマスクとして用いているが、これに限られるものではなく、マスクを用いて、ドライエッチングやウェットエッチングを行なって、基板１の裏面側の領域に、密度変化がコントロールされた多孔質領域を形成することで、屈折率が変化する領域６を設けても良い。
ところで、上述のように構成される光検知器４を備えるものとして撮像装置を構成することができる。
例えば、上述のように構成される光検知器４を赤外線検知器に適用し、これを備えるものとして撮像装置を構成する場合、撮像装置（赤外線撮像装置）は、以下のように構成すれば良い。
例えば、図９に示すように、撮像装置（赤外線撮像装置）３０は、上述のように赤外線センサデバイスチップ３及び信号処理デバイス５を備えるものとして構成される光検知器（赤外線検知器）４と、信号処理及び各種制御を行なう制御演算部３１と、撮像された画像を表示するモニタ３２とを備えるものとすれば良い。
そして、上述のように構成される赤外線検知器４を、レンズ３３を介して赤外線が入射する真空容器（検知器容器）３４内に設け、赤外線検知器４を、冷却系（冷凍機）３５に接続されたコールドヘッド３６に取り付けて冷却するようにすれば良い。
また、上述のように構成される赤外線検知器４に備えられる信号処理デバイス５に制御演算部３１を接続し、信号処理デバイス５からの出力信号が制御演算部３１へ送られ、制御演算部３１で信号処理されるようにすれば良い。
また、制御演算部３１は、コンピュータやコントローラによって構成されるものとすれば良い。そして、制御演算部３１は、駆動回路や信号処理回路を含み、上述のように構成される赤外線検知器４に含まれる赤外線センサデバイス３を駆動するための電力や駆動パルス等を出力するとともに、赤外線センサデバイス３からの出力信号の処理を行ない、モニタ３２へ画像信号を出力するようにすれば良い。
なお、撮像装置の構成は、これに限られるものではなく、例えば、上述のように構成される光検知器４と、光検知器４に接続された制御演算部とを備えるものとすれば良い。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
基板と、前記基板の表面側に設けられ、前記基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイスとを含むセンサデバイスチップを備え、
前記センサデバイスチップは、前記基板の裏面側に、光入射面から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域を備えることを特徴とする光検知器。
（付記２）
前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面上に設けられた、屈折率が異なる複数の膜を積層させた積層膜によって構成されることを特徴とする、付記１に記載の光検知器。
（付記３）
前記積層膜は、前記複数の膜の境界部分に凹凸を有することを特徴とする、付記２に記載の光検知器。
（付記４）
前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、多孔質構造になっていることを特徴とする、付記１に記載の光検知器。
（付記５）
前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、柱状、壁状、円錐状又は角錐状の突起を有することを特徴とする、付記１に記載の光検知器。
（付記６）
前記突起は、ランダムに配置されていることを特徴とする、付記５に記載の光検知器。
（付記７）
前記多孔質構造を構成する孔又は前記突起の間隔は、検知する光の波長の半分以下であることを特徴とする、付記４〜６のいずれか１項に記載の光検知器。
（付記８）
前記基板は、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板であり、
前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、イオン注入による自己組織化構造を有することを特徴とする、付記１に記載の光検知器。
（付記９）
前記基板は、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板であり、
前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、前記基板の他の領域と異なる組成になっていることを特徴とする、付記１に記載の光検知器。
（付記１０）
前記基板は、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板であり、
前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、前記基板の他の領域よりもＧａを多く含むか、又は、Ｓｎ、Ｎ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅのいずれかの元素を含む領域であることを特徴とする、付記１に記載の光検知器。
（付記１１）
前記センサデバイスは、０．７μｍ〜１５μｍの波長の赤外領域の光を検知することを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の光検知器。
（付記１２）
光検知器と、
前記光検知器に接続された制御演算部とを備え、
前記光検知器は、
基板と、前記基板の表面側に設けられ、前記基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイスとを含むセンサデバイスチップを備え、
前記センサデバイスチップは、前記基板の裏面側に、光入射面から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域を備えることを特徴とする撮像装置。
１ 基板（ＧａＳｂ基板）
２ センサデバイス
３ センサデバイスチップ
４ 光検知器
５ 信号処理デバイス
６ 屈折率が変化する領域
７ 光入射面（受光面）
８ Ｓｉ膜
９ ＺｎＳ膜
１０ Ａｌ２Ｏ３膜
１１ ＣａＦ２膜
１２ 積層膜
１３〜１６ ＧａＳｂ膜
１７ 積層膜
１８ 多孔質構造
１９ 突起
２０ エッチングストップ層
２１ サポート基板
２２ ＳｉＯ２膜
２３ バンプ（Ｉｎバンプ）
２４ 保護膜
２５ ＢＧ（バックグラインド）テープ
３０ 撮像装置（赤外線撮像装置）
３１ 制御演算部
３２ モニタ
３３ レンズ
３４ 真空容器（検知器容器）
３５ 冷却系（冷凍機）
３６ コールドヘッド

Claims (10)

  1. 基板と、前記基板の表面側に設けられ、前記基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイスとを含むセンサデバイスチップを備え、
    前記センサデバイスチップは、前記基板の裏面側に、光入射面から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域を備えることを特徴とする光検知器。
  2. 前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面上に設けられた、屈折率が異なる複数の膜を積層させた積層膜によって構成されることを特徴とする、請求項１に記載の光検知器。
  3. 前記積層膜は、前記複数の膜の境界部分に凹凸を有することを特徴とする、請求項２に記載の光検知器。
  4. 前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、多孔質構造になっていることを特徴とする、請求項１に記載の光検知器。
  5. 前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、柱状、壁状、円錐状又は角錐状の突起を有することを特徴とする、請求項１に記載の光検知器。
  6. 前記多孔質構造を構成する孔又は前記突起の間隔は、検知する光の波長の半分以下であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の光検知器。
  7. 前記基板は、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板であり、
    前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、イオン注入による自己組織化構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の光検知器。
  8. 前記基板は、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板であり、
    前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、前記基板の他の領域と異なる組成になっていることを特徴とする、請求項１に記載の光検知器。
  9. 前記基板は、ＧａＳｂ基板、ＩｎＳｂ基板、Ｇｅ基板、Ｓｉ基板又はＩｎＰ基板であり、
    前記屈折率が変化する領域は、前記基板の裏面側の領域であって、前記基板の他の領域よりもＧａを多く含むか、又は、Ｓｎ、Ｎ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅのいずれかの元素を含む領域であることを特徴とする、請求項１に記載の光検知器。
  10. 光検知器と、
    前記光検知器に接続された制御演算部とを備え、
    前記光検知器は、
    基板と、前記基板の表面側に設けられ、前記基板の裏面側から入射した光を検知するセンサデバイスとを含むセンサデバイスチップを備え、
    前記センサデバイスチップは、前記基板の裏面側に、光入射面から厚さ方向へ向けて屈折率が大きくなるように屈折率が変化する領域を備えることを特徴とする撮像装置。
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