[发明专利]固态成像装置及其制作方法、成像设备以及防反射结构的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及固态成像装置及其制作方法、成像设备以及防反射结构的制作方法。

背景技术

在固态成像装置中，光电转换部分有必要在防止入射光反射的同时将入射光转换为电信号，以便于增加对于入射光执行光电转换的光电转换部分的转换效率。

因此，期望尽可能地减小从界面反射的光成分。

在固态图像传感器中，形成光聚集堆叠结构，以有效地聚集光。在这种情况下，因为不同材料的堆叠层产生折射率差较大的界面，所以发生由于界面反射而引起的光损失，如果不采取对策，有可能导致灵敏度的降低。此外，从界面反射的光可能变为诸如眩光或鬼影的噪音源。

在这点上，已经提出了在折射率差较大的界面上形成防反射膜以减小界面反射的方法(例如，见JP-A-2007-242697和JP-A-6-292206)。

作为高性能防反射结构，已经提出了在片上透镜上形成例如浮雕结构，以减小界面反射的方法(例如，见JP-A-2004-47682，JP-A-2006-147991以及WO 2005/109042)。

减小的界面反射导致在经过一次反射的光从另一个构件(诸如保护镜片)再次反射时产生并且之后进入镜头的噪音光(诸如眩光或鬼影的)减少。

根据在折射率差较大的界面上形成防反射膜以减小界面反射的方法(例如，JP-A-2007-242697以及JP-A-6-292206)，因为通过单层实现了防反射结构，所以可以通过选择膜厚度以使得光的相位在其中反转来增加防反射性能。

但是，在固态图像传感器的实际制作过程中，因为光接收元件部分与外围电路之间存在的台阶等，难以在光接收元件上形成均匀的单层膜。因此，对于光接收元件的每个位置的干涉状态都不同。此外，因为防反射膜最优的厚度根据可见光的波长而一般不同，所以不均匀的厚度可能成为颜色不均匀的原因。

从这些和其他原因，在固态图像传感器中使用单层防反射结构具有制作和原理上的缺点。

为了详细说明，在图1中示出在氮化硅在硅-空气界面(硅那一侧的界面)上形成为防反射膜时，由反射引起的干涉图案的外观。

使防反射膜的厚度对于可见光560nm的波长最优化。由于这个原因，以560nm波长的入射光所观察到的干涉图案几乎完全不出现，并且因此可以理解该膜完全具有防反射膜的功能。另一方面，以440nm波长的入射光观察到的干涉图案没有出现太多。防反射膜的最优厚度(防反射膜在此处具有减少干涉效果)根据入射光的波长而改变。因此，因为对于入射光的灵敏度也随着防反射膜的厚度的变化而变化，这种灵敏度变化成为颜色不均匀的原因。

作为防反射方法，已经公知了使用单层或多层干涉涂层的防反射膜。虽然这些膜在特定波段处表现出优秀的防反射特性，但是形成在所有的可见光波段上都具有优秀的防反射特性的防反射膜非常困难。

此外，也难以具有对于从任何入射角度到达的光都具有防反射能力。

此外，这些防反射膜的防反射能力对于它们的膜厚非常敏感。此外，为了保持稳定的防反射特性，可以解决诸如制作处理中的困难的许多问题。

已经提出了提供由形成在固态图像传感器的界面(在该界面处折射率不同)上的微小的突起来构造的防反射结构，来由此防止反射的方法(例如，见JP-A-2004-47682、WO 2005/109042或者JP-A-2006-332433)。在使用突起的防反射结构中，认为微小的突起优选地具有约入射光的半波长的尺寸，并且该尺寸对于可见光来说约为200nm。因此，难以有稳定的形成方法。

在JP-A-2004-47682中公开的技术中，通过电子束曝光形成与相邻图案间隔100nm的100nm尺寸的图案，并且该图案受到干法蚀刻，由此形成突起图案。在WO 2005/109042中公开的技术中，通过使用光刻和热回流的结合、镍电镀和复制成形的结合以及双光束干涉曝光中的任何一者来形成突起图案。在JP-A-2006-332433中公开的技术中，通过使用铝化合物形成涂布膜，该涂布膜之后受到热水处理或蒸汽处理以形成突起图案。但是，这些方法都不能称作是使用突起的防反射结构的低成本和高可靠性的形成方法。此外，没有任何公开教导了形成适合于防反射结构的纺锤形状。

作为额外的方法，已经提出了通过电子束曝光在金属膜上形成125nm-尺寸的抗蚀刻剂图案，并且对金属膜和玻璃衬底进行蚀刻，由此获得圆锥形或金字塔型(例如，见JP-A-2001-272505)。但是，通过电子束曝光形成微小的抗蚀刻剂图案非常昂贵。此外，该公开也没有教导获得适合于防反射结构的纺锤形的方法。