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CN101853868A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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CN101853868A CN201010140803A CN201010140803A CN101853868A CN 101853868 A CN101853868 A CN 101853868A CN 201010140803 A CN201010140803 A CN 201010140803A CN 201010140803 A CN201010140803 A CN 201010140803A CN 101853868 A CN101853868 A CN 101853868A
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Abstract

本发明提供了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。一种防反射结构的制作方法，所述方法包括以下步骤：在衬底的表面上形成其中散布有微细粒子的树脂膜；通过在逐渐地蚀刻微细粒子的同时，使用在树脂膜中的微细粒子作为掩膜来对树脂膜进行蚀刻，来在树脂膜上形成突起假图案；通过对衬底的表面与其上形成有突起假图案的树脂膜一同进行回蚀，并且将形成在树脂膜的表面上的突起假图案的表面形状转移到衬底的表面上，来在衬底的表面上形成突起图案。

Description

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
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。
作为另一个方法，已经提出了通过执行使用微细粒子作为掩膜而执行的蚀刻，来执行微小处理(例如，见JP-A-2001-272505和US专利No.4,407,695)。但是，在JP-A-2001-272505和US专利No.4,407,695中公开的方法难以形成适合于防反射结构的突起图案的纺锤形。JP-A-2001-272505中公开的方法教导了只形成极小尺寸的圆柱形或圆锥形。在US专利No.4,407,695中公开的方法中，可以形成卵形孔形，但是难以形成纺锤形。
将要参照图2说明适合于防反射结构的突起图案的形状是纺锤形的原因。如图2所示，因为光反射是由折射率的陡然改变而引起的，所以通过形成使得折射率由于突起图案而在不同物质的界面处连续地分布的结构，可以减小光反射。在突起图案的宽度尺寸小于光的波长时，在界面一侧上的物质(例如，空气)所占据的空间逐渐地改变，使得物质转变为在界面另一侧上的物质(例如，微透镜)，由此使得有效折射率逐渐地改变。
因为占据的空间的变化与界面两侧上的物质之间的体积变化具有相同的意义，所以如图3所示，具有体积变化很平滑的正弦曲面的纺锤形防反射结构比较适合。
但是，没有任何一个公开提出了稳定地形成适合于防反射结构的突起图案的方法。此外，举例来说，在突起图案形成在钝化膜上并且彩色滤光片层形成在钝化膜上的方法中，存在突起图案在涂布彩色滤光片材料时变形的很大可能。因此，这种方法不能被称作是可行的方法。
在JP-A-2004-47682中公开的固态图像传感器具有带有浮雕结构的防反射结构并且形成在钝化膜的表面上。以0.05μm到1μm的间隔出现的浮雕结构的特征在于其具有1或更高的高宽比。根据本发明人的研究，在浮雕结构形成为具有超出特定水平的高宽比时，观察到了灵敏度的降低。这被认为是由于在浮雕结构的宽高比增加的状态下，使得光聚集结构的光路长度增加所引起的。
根据JP-A-2004-47682中公开的形成方法，通过电子束光刻形成100nm宽的图案，使得该图案与相邻的图案间隔100nm。其后，执行反应离子蚀刻(RIE)，由此形成突起图案。在该形成方法中，在该突起图案以2.0μm的节距设置在光接收元件上时，每个光接收元件需要400个突起图案。
在最近的固态图像传感器中，通常大于100万个光接收元件安装到一个芯片上。在这种情况下，每个芯片需要4亿个突起图案。在通过电子束光刻形成这么多图案时，如果每一个突起图案的制作时间是100纳秒，那么一片300mm的晶片需要11小时或更长时间，因此是不实际的。
此外，通过光刻制作JP-A-2006-147991中公开的浮雕结构，使得浮雕结构具有范围从
Figure GSA00000054795100041
到的高度并且以使得入射光不衍射的节距进行设置。但是，该公开没有教导使用光刻的制作方法。
此外，WO 2005/109042中公开的浮雕结构特征在于浮雕结构单元具有满足表达式0.1λ＜节距＜0.8λ以及表达式0.5λ＜高度＜5λ的节距和高度(其中λ为入射光的波长)。
但是，在节距＝0.11λ和高度＝4.4λ时，高宽比将变为40，其将导致上述灵敏度降低。此外，这种结构从防止遮蔽(这是一种设置在光接收区域的边界上的像素(光在该处以倾斜角度进入)的光收集特性相比于设置在光轴的中央的像素降低的现象)的观点来看不实际。
虽然描述了该结构可以通过纳米压印方法来制作，但是在制作高宽比较高的浮雕结构单元时，突起部难以与模子分离。因此，模子的分离存在问题，并且不实际。
发明内容
现有技术的一个现存问题是难以稳定地形成适合于防反射结构的突起图案。
现有技术的另一个现存问题是在浮雕结构形成为超过特定高宽比时，灵敏度降低。此外，如果高宽比太大，由于难以将模子分离，所以很难根据纳米压印法形成突起图案。
因此期望能够使得能够稳定地形成适合于防反射结构的突起图案。
本发明的实施例使得能够抑制由于防反射结构的形成而导致的灵敏度下降，正相反，使得能够增加灵敏度、抑制遮蔽并且防止反射。此外，本发明的实施例使得能够根据纳米压印法制作防反射结构。
根据本发明的实施例，提供了一种防反射结构的制作方法(第一制作方法)，所述方法包括以下步骤：在衬底的表面上形成其中散布有微细粒子的树脂膜；通过在逐渐地蚀刻微细粒子的同时，使用在树脂膜中的微细粒子作为掩膜来对树脂膜进行蚀刻，来在树脂膜上形成突起假图案；通过对衬底的表面与其上形成有突起假图案的树脂膜一同进行回蚀，并且将形成在树脂膜的表面上的突起假图案的表面形状转移到衬底的表面上，来在衬底的表面上形成突起图案。
在根据本发明的实施例的防反射结构的第一制作方法中，因为微细粒子设置在树脂膜中，所以在以这种状态蚀刻树脂膜时，在将微细粒子用作掩膜的状态下进行树脂膜的表面的蚀刻。此时，因为微细粒子也逐渐地被蚀刻掉，所以在蚀刻进行时，微细粒子随着蚀刻的进行而变薄并最终被移除。因此，突起假图案形成在树脂膜的表面上。以此方式，因为作为蚀刻掩膜的微细粒子随着蚀刻的进行而变薄，所以突起假图案形成为圆锥形突起结构(蛾目结构)。
在以这种状态将突起假图案的表面形状转移到衬底的表面上，并由此在衬底的表面上形成突起图案时，突起图案形成为具有与突起假图案相同的形状。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种防反射结构的制作方法(第二制作方法)，包括以下步骤：将微细粒子设置在衬底的表面上；以及通过执行对于衬底的蚀刻速率比对于微细粒子的蚀刻速率更高的各向异性蚀刻，来在衬底的表面上形成突起图案。
在根据本发明的实施例的防反射结构的第二制作方法中，在微细粒子设置在衬底的表面上的状态下，执行了对于衬底的蚀刻速率比对于微细粒子的蚀刻速率更高的各向异性蚀刻。以此方式，可以在使用微细粒子作为掩模的同时对衬底的表面进行蚀刻。此外，因为以比对衬底更低的蚀刻速率对微细粒子进行蚀刻，所以突起图案形成为使得在突起部的高度方向将其分割为相等的厚度时，每个突起部的体积以大致线性的方式从每个突起部的顶部朝向底部增加的形状。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种固态成像装置的制作方法(第一制作方法)，包括以下步骤：在半导体衬底上形成夹层绝缘膜并且在夹层绝缘膜上形成平坦化绝缘膜，在半导体衬底中形成将入射光转换为信号电荷的光电转换部分和从光电转换部分读取并转移出信号电荷的电荷转移部分；在平坦化绝缘膜上形成其中中分散有微细粒子的树脂膜；通过在逐渐地蚀刻微细粒子的同时，使用在树脂膜中的微细粒子作为掩膜来对树脂膜进行蚀刻，来在树脂膜上形成突起假图案；以及通过对衬底的表面与其上形成有突起假图案的树脂膜一同进行回蚀，并且将形成在树脂膜的表面上的突起假图案的表面形状转移到衬底的表面上，来在衬底的表面上形成突起图案。
在根据本发明的实施例的固态成像装置的第一制作方法中，因为微细粒子设置在树脂膜中，所以在以这种状态对树脂膜进行蚀刻时，树脂膜的表面的蚀刻在将微细粒子用做掩膜的状态下进行。此时，因为微细粒子也被逐渐地蚀刻，所以在蚀刻进行时，微细粒子随着蚀刻进行变薄并且最终被移除。因此，微突起假图案形成在树脂膜的表面上。以此方式，因为作为蚀刻掩膜的微细粒子随着蚀刻的进行而变薄，所以微突起假图案形成为圆锥形突起结构(蛾目结构)。
在微突起假图案的表面形状在这种状态下转移到平坦化绝缘膜的表面上，并由此在平坦化绝缘膜的表面上形成的微突起图案时，微突起图案形成为具有与微突起假图案相同的形状。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种固态成像装置的制作方法(第二制作方法)，包括以下步骤：在半导体衬底上形成夹层绝缘膜并且在夹层绝缘膜上形成平坦化绝缘膜，在半导体衬底中形成将入射光转换为信号电荷的光电转换部分和从光电转换部分读取并转移出信号电荷的电荷转移部分；将微细粒子设置在平坦化绝缘膜的表面上；通过执行对于平坦化绝缘膜的蚀刻速率比对于微细粒子的蚀刻速率更高的各向异性蚀刻，来在平坦化绝缘膜的表面上形成突起图案。
在根据本发明的实施例的固态成像装置的第二制作方法中，在微细粒子设置在平坦化绝缘膜的表面上的状态下，执行对于平坦化绝缘膜的蚀刻速率高于对于微细粒子的蚀刻速率的各向异性蚀刻。以此方式，可以在使用微细粒子作为蚀刻掩膜的同时对平坦化绝缘膜的表面进行蚀刻。此外，因为以比对于平坦化绝缘膜的蚀刻速率更低的蚀刻速率对微细粒子进行蚀刻，所以微突起图案形成为使得在突起部的高度方向将其分割为相等的厚度时，每个突起部的体积以大致线性的方式从每个突起部的顶部朝向底部增加的形状。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种固态成像装置，其包括：光电转换部分，所述光电转换部分设置在半导体区域中，以使其通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷；以及多层光透过性膜，其形成在所述光电转换部分上，其中，防反射结构形成在所述半导体区域的表面上或者所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上；所述防反射结构由纺锤形突起部构成，所述纺锤形突起部具有光透过特性和正弦曲面并且设置在所述第一光透过性膜的表面上或者所述半导体区域的表面上；并且所述突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
在根据本发明的固态成像装置中，因为防反射结构由纺锤形突起部构成，该纺锤形突起部具有光透过特性和正弦曲面并且设置在其整个表面上，所以防反射结构的界面的两侧上的物质的体积变化以线性方式改变。由于这个原因，在突起部的宽度方向上的尺寸小于光的波长时，在界面的一侧上的物质所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质，由此可以使有效折射率连续地改变。因为占据的空间的变化与界面两侧上的物质之间的体积变化具有相同的意义，多以防反射结构中的折射率变化变为线性的，并且由此减小了光反射。此外，突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通过这种调节，将突起部的高宽比抑制为较低，并且可以抑制灵敏度的减小。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种固态成像装置的制作方法(第三方法)，包括以下步骤：在多层光透过性膜形成在光电转换部分上时，在所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上形成防反射结构，其中所述光电转换部分设置在半导体区域中，以通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷，其中，所述防反射结构形成步骤包括以下步骤：在所述第一光透射性膜的表面上形成UV硬化膜，通过将UV透射性纳米压印模子朝向所述UV硬化膜按压，来将具有正弦曲面的纺锤形突起部的形状转移到所述UV硬化膜的表面上，其中UV透射性纳米压印模子在整个表面上设置了具有正弦曲面的纺锤形凹部，在所述纳米压印模子被按压的状态下，通过使用紫外线照射来使所述UV硬化膜硬化，将所述纳米压印模子与所述UV硬化膜分开，以及通过对于UV硬化膜和所述第一光透射性膜的上部分进行回蚀，来将形成在所述UV硬化膜上的具有正弦曲面的所述纺锤形突起部的形状，转移到所述第一光透射性膜的表面上；以及，所述突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
在根据本发明的实施例的第三制作方法中，因为防反射结构的突起部形成为具有正弦曲面的纺锤形，所以防反射结构的界面的两侧上的物质的体积变化以线性方式改变。由于这个原因，在突起部的宽度方向的尺寸小于光的波长时，在界面的一侧上的物质所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质，由此可以使有效折射率连续地改变。因此，防反射结构中的折射率变化变为线性的，由此减少了光反射。此外，突起部对于40nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距p具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，对于200nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通过这种调节，因为可以将突起部的高宽比的最大值抑制到4那么低，所以可以抑制灵敏度的减小，并且可以使得能够应用纳米压印方法。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种固态摄像装置的制作方法(第四制作方法)，包括以下步骤：在多层光透过性膜形成在光电转换部分上时，在所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上形成防反射结构，其中所述光电转换部分设置在半导体区域中，以通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷，其中，所述防反射结构形成步骤包括以下步骤：由UV硬化涂布膜或热硬化涂布膜来形成所述第一光透射性膜，通过将在整个表面上设置有具有正弦曲面的纺锤形凹部的UV透射性纳米压印模子朝向第一光透射性膜按压，来将具有正弦曲面的所述纺锤形突起部的形状转移到所述第一光透射性膜的表面上，在所述纳米压印模子被按压的状态下，通过使用紫外线照射来使所述第一光透射性膜硬化，将所述纳米压印模子与所述第一光透射性膜分开，以及，所述突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
在根据本发明的实施例的第四制作方法中，因为防反射结构的突起部形成为具有正弦曲面的纺锤形，所以防反射结构的界面的两侧上的物质的体积变化以线性方式改变。由于这个原因，在突起部的宽度方向的尺寸小于光的波长时，在界面的一侧上的物质所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质，由此可以使有效折射率连续地改变。因此，防反射结构中的折射率变化变为线性的，由此减少了光反射。此外，突起部对于40nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距p具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，对于200nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通过这种调节，因为可以将突起部的高宽比的最大值抑制到4那么低，所以可以抑制灵敏度的减小，并且可以使得能够应用纳米压印方法。
根据本发明的另一个实施例，提供了一种成像设备，其包括：聚集入射光的光聚集单元；具有固态成像装置的成像单元，所述固态成像装置接收由所述光聚集单元聚集的光并且对于所述光执行光电转换；以及信号处理部分，其处理已经受过光电转换的信号，其中，所述固态成像装置包括电转换部分，所述光电转换部分设置在半导体区域中，以使其通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷，以及形成在所述光电转换部分上的多层光透过性膜；防反射结构形成在所述半导体区域的表面上或者所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上；所述防反射结构由纺锤形突起部构成，所述纺锤形突起部具有光透过特性和正弦曲面并且设置在所述第一光透过性膜的表面上或者所述半导体区域的表面上；并且所述纺锤形突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
在根据本发明的实施例的成像设备中，因为根据本发明的实施例的固态成像装置用于固态成像单元的固态成像设备，所以抑制了灵敏度的降低。
在根据本发明的实施例的防反射结构的第一制作方法中，可以通过对其中散布有微细粒子的树脂膜进行蚀刻而形成突起假图案。此外，因为通过将突起假图案的形状进行转移而将突起图案形成在衬底的表面上，所以可以提供能够稳定地和容易地形成适合于防反射结构的突起图案的优点。
在根据本发明的实施例的防反射结构的第二制作方法中，因为通过对其中散布有微细粒子的衬底的表面进行蚀刻而将突起图案形成在衬底的表面上，所以可以提供能够稳定地和容易地形成适合于防反射结构的微细粒子的优点。
在根据本发明的实施例的固态成像装置的第一制作方法中，因为使用了通过根据本发明的实施例的防反射结构的制作方法而制作的防反射结构，所以可以提供能够稳定地和容易地形成适合于防反射结构的防反射结构的优点。
在根据本发明的实施例的固态成像装置的第二制作方法中，因为使用了通过根据本发明的实施例的防反射结构的制作方法而制作的防反射结构，所以可以提供能够稳定地和容易地形成适合于防反射结构的防反射结构的优点。
在根据本发明的实施例的固态成像装置中，可以防止全部的像素的灵敏度减小、防止遮蔽并且防止反射。因此，因为可以减少诸如眩光或鬼影的噪音，所以可以提供能够以高灵敏度来获得高质量图像的优点。
在根据本发明的实施例的固态成像装置的制作方法中，因为采用了纳米压印，所以可以提供能够以低成本制作其中减少了诸如眩光或鬼影的噪音并能够以高灵敏度来获得高质量图像的固态成像装置的优点。
在根据本发明的实施例的成像设备中，因为使用了能够以高灵敏度来获得高质量图像的固态成像装置，所以可以提供可以以高灵敏度来获得高质量图像的优点。
附图说明
图1为示出了在防反射膜的氮化硅膜形成在硅-氧界面上时，由反射所引起的干涉图案的图。
图2为示出了现有技术的图。
图3为示出了蛾目结构的理想形状的图。
图4为示出了根据本发明的第一实施例的防反射结构的第一制作方法的示例的制作过程的截面图，也示出了SEM图像。
图5为示出了根据本发明的第二实施例的防反射结构的第二制作方法的第一示例的制作过程的截面图。
图6为示出了防反射结构的第二制作方法的第一示例示例的制作过程的截面图。
图7为示出了折射率变化、体积变化、形状变化以及微突起图案的高度变化之间的关系的图。
图8为示出了根据本发明的第二实施例的防反射结构的第二制作方法的第二示例的制作过程的截面图。
图9为示出了防反射结构的第二制作方法的第二示例的制作过程的截面图。
图10示出了防反射结构的截面SEM图。
图11为示出了折射率变化、体积变化、形状变化以及微突起图案的高度变化之间的关系的图。
图12为示出了根据本发明的第三实施例的固态成像装置的第一制作方法的示例的制作过程的截面图。
图13为示出了固态成像装置的第一制作方法的示例的制作过程的截面图。
图14为示出了根据本发明的第四实施例的固态成像装置的第一制作方法的第一示例的制作过程的截面图。
图15为示出了固态成像装置的第一制作方法的第一示例的制作过程的截面图。
图16为示出了根据本发明的第五实施例的固态成像装置的示例性构造的概略截面图。
图17为图16的局部放大图。
图18为示出了对于40nm的突出部布置节距，灵敏度比和灵敏度变化比相对于突出部的高度的关系的图。
图19为示出了对于100nm的突出部布置节距，灵敏度比和灵敏度变化比相对于突出部的高度的关系的图。
图20为示出了对于200nm的突出部布置节距，灵敏度比和灵敏度变化比相对于突出部的高度的关系的图。
图21为示出了对于400nm的突出部布置节距，灵敏度比和灵敏度变化比相对于突出部的高度的关系的图。
图22为示出了在突出部的高宽比1时，灵敏度变化比与突出部布置布置节距之间的关系的图。
图23为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第一示例的概略截面图。
图24为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第一示例的概略截面图。
图25为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第一示例的概略截面图。
图26为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第一示例的概略截面图。
图27为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第一示例的概略截面图。
图28为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第二示例的概略截面图。
图29示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第二示例的概略截面图。
图30为示出了根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第二示例的概略截面图。
图31为示出了根据本发明的第七实施例的成像设备的示例性构造的框图。
具体实施方式
下文中，将要描述用于实现本发明的模式(下文中称作实施例)。
在以下描述中，附图标记10为防反射结构，11为目标衬底，12为树脂模、13为微细粒子，14为微突起假图案，15为微突起图案，21为半导体衬底，22为光电转换部分，23为垂直电荷转移部分，41为夹层绝缘膜并且42为平坦化绝缘膜。
1.第一实施例
防反射结构的第一制作方法的示例
将要参照图4中示出的截面图和SEM图像说明根据本发明的第一实施例的防反射结构的第一制作方法的示例。
如图4中的(1)所示，制备了其上将要形成微突起图案的目标衬底11。
可以使用氧化硅膜、氮化硅膜和氧氮化硅等作为目标衬底11。这种膜可以适用于形成在例如固态成像装置的彩色滤光片下方的无机钝化膜。
随后，如图4中的(2)所示，具有其中散布有微细粒子(未示出)的树脂膜12形成在目标衬底11的表面上。树脂膜12可以例如通过以下方法形成：制备作为树脂膜12的基材的树脂和溶解树脂的溶剂，将树脂溶解在溶剂中，均匀地将微细粒子(未示出)散布在由此获得的溶液中并且根据涂布法将由此获得的材料涂在目标衬底11的表面上。
树脂膜12的树脂的示例包括基于酚醛的树脂、基于苯乙烯的树脂、丙烯酸树脂、基于聚硅氧烷的树脂以及基于聚酰亚胺的树脂。这些树脂可以单独地或者以混合形式使用。其中，基于酚醛的树脂是优选的，因为它便宜并且涂布特性优秀。
氧化硅(SiO2)可以用作微细粒子(未示出)。可选择地，诸如氧化铝(Al2O3)、氧化锑(Sb2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)氧化锰(MnO2)或氧化锆(ZrO2)可以用作金属氧化物。这些金属氧化物可以单独地或以混合形式使用。
可选择地，可以使用酞菁染料混合物，其中酞菁染料混合物是含有无机物质的着色剂染料并且由以下式(1)表示。从由铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铂(Pt)和钯(Pd)组成的组中选择的一者可以作为酞菁染料混合物的中心金属。其中，酞菁铜染料是优选的，因为它便宜并且涂布特性优秀。
式1
Figure GSA00000054795100151
溶剂的示例包括：甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、醋酸甲氧乙酯、醋酸乙氧乙酯、二甘醇二甲醚、乙二醇单异丙基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基丙酮酸、乳酸乙酯、乳酸丁酯和双丙酮醇。在这些例子中，γ-丁内酯、N，N-二甲基甲酰胺、环己酮、乙基丙酮酸、乳酸乙酯、乳酸丁酯和双丙酮醇是优选的。
这些溶剂也可以单独地或以混合形式使用。
特别地，作为溶剂来说，乙酸乙酯是优选的，因为它便宜并且涂布特性优秀。
硬化剂可以添加到溶剂中。硬化剂的示例包括基于环氧树脂的硬化剂以及基于三聚氰胺的硬化剂，并且这些硬化剂可以单独地或以混合的形式使用。此外，也可以不添加硬化剂。
随后，如图4中的(3)所示，在逐渐地蚀刻微细粒子的同时使用树脂膜中的微细粒子作为掩膜，来对微细粒子(未示出)进行蚀刻，由此在树脂膜12上形成微突起假图案14。
随后，如图4中的(4)所示，目标衬底11的表面与具有形成在其上的微突起假图案14的树脂膜12一起被回蚀。因此，形成在树脂膜12上的微突起假图案14的表面形状转移到目标衬底11的表面上，并且因此将微突起图案15形成在目标衬底11的表面上。
之后，将要说明根据上述制作方法形成防反射结构的情况的具体示例。
等离子CVD氮化硅(P-SiN)膜可以用作目标衬底11。树脂膜12形成在其上，并且树脂膜12中散布有微细粒子。树脂膜12例如形成为0.5μm厚。其后，以200℃的温度执行5分钟热处理，由此使树脂膜12硬化。
由5份酞菁铜染料、15份固体含量的聚羟基苯乙烯、5份作为硬化剂的六甲氧甲基三聚氰胺以及70份作为溶剂的乳酸乙酯混合而制备出用于形成树脂膜12的涂布溶液。其后，通过具有0.1μm孔径的过滤膜对由此获得的混合溶液进行过滤，并且获得了涂布溶液。
C.I.SB67：Oleosol Fast Blue RL(由Taoka Chemical Co.，Ltd生产)例如用作酞菁铜染料。Marukalyncur-M(由Maruzen Petrochemical Co.，LTD生产)例如用作聚羟基苯乙烯。用了15份固体含量的重均分子量为4100(目录值)并且分散性为1.98的Marukalyncur-M。MIKALAC MW-390(由Sanwa Chemical Co.，Ltd生产)例如用作作为硬化剂的六甲氧甲基三聚氰胺。它是具有98.3％纯度(目录值)的六甲氧甲基三聚氰胺。
其后，在将要被硬化的树脂膜12上执行热处理(烘烤)。
随后，在以下干法蚀刻条件下对树脂膜12进行蚀刻，由此将微突起假图案14形成为具有使其高度为120nm并且宽度和深度为50nm的形状。
在干法蚀刻中，使用了磁控反应离子蚀刻装置。作为蚀刻条件，偏压峰值功率设置为-150W。氧(O2)和氯(Cl2)用作蚀刻气体。氧(O)和氯(Cl2)的流速分别设置为70cm3/sec和40cm3/sec，并且蚀刻持续时间为20秒。
进一步执行各向同性的干法蚀刻，由此形成了微突起图案15，其中微突起假图案14的形状已经转移到目标衬底11的等离子CVD氮化硅(P-SiN)膜的表面上。
以此方式，通过形成在目标衬底11的整个表面上的微突起图案15而形成了防反射结构10。
在干法蚀刻中，使用了磁控反应离子蚀刻装置。作为蚀刻条件，偏压峰值功率设置为-150W。氧(O2)和氯(Cl2)用作蚀刻气体。氧(O)和氯(Cl2)的流速分别设置为70cm3/sec和40cm3/sec，并且蚀刻持续时间为40秒。
通过上述制作方法，微突起图案15形成在目标衬底11的等离子CVD氮化硅(P-SiN)膜的表面上。参照图4中的(5)和(6)，分别示出了具有形成在其上的微突起图案15的目标衬底11的表面鸟瞰SEM图和截面SEM图。
在制作方法的第一示例中，因为微细粒子(未示出)散布在树脂膜12中，所以在以这个状态对树脂膜12进行蚀刻时，在将微细粒子用作掩膜的状态下进行树脂膜12的表面的蚀刻。此时，因为微细粒子也逐渐地被蚀刻，所以在蚀刻进行时，微细粒子随着蚀刻而变薄并且最终被移除。结果，微突起假图案14形成在树脂膜12的表面上。
以此方式，因为作为蚀刻掩膜的微细粒子随着蚀刻的进行而变薄，所以微突起假图案14形成为圆锥形突起结构(蛾目结构)。
在微突起假图案14的表面形状在这种状态下转移到目标衬底11的表面上，并由此在目标衬底11的表面上形成微突起图案15时，微突起图案15形成为具有与微突起假图案14相同的形状。
因此，可以以低成本并且通过简单的方法制作高可靠性的防反射结构。
此外，通过改变微细粒子的尺寸和材料、蚀刻气体的类型、蚀刻的气压、蚀刻气体的供应流速、蚀刻温度以及蚀刻方法等，可以制作最优的防反射结构。
此外，涂布方法的使用使得微细粒子能够均匀地散布到树脂膜12中。因此，因为微突起假图案可以均匀地或基本均匀地设置在树脂膜12的表面上，所以可以在目标衬底11的表面上均匀地或基本均匀地形成微突起图案。
此外，因为树脂膜12中含有热硬化剂，所以在通过涂布法形成树脂膜12时，易于通过热处理(烘烤)使树脂膜12硬化。
此外，即使在作为掩膜的微细粒子为金属粒子时，因为金属粒子可以通过蚀刻除去，所以也不存在金属粒子作为杂质物质而残留的担心。此外，因为金属粒子通过干法蚀刻被除去，故蚀刻金属将在蚀刻室外部被放电。
2.第二实施例
防反射结构的第二制作方法的第一示例
之后，将要参照图5和图6中示出的截面图来说明根据本发明的第二实施例的防反射结构的第二制作方法的第一示例。
如图5中的(1)所示，微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。
举例来说，其中散布有微细粒子13的溶剂(未示出)形成为目标衬底11的表面上的膜状，以使得微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。
具体地，通过涂布法将其中散布有微细粒子13的溶剂(未示出)以膜状涂到目标衬底11的表面上，并且之后使溶剂蒸发，由此仅将微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。
具体膜形成方法的示例包括干燥固化、电泳吸收膜、气-液界面单粒子膜、旋转涂布法、光结合法以及其他液体薄膜法。
举例来说，用作固态成像装置的钝化膜的氮化硅膜被用作目标衬底11，并且氧化硅粒子(硅石粒子)用作作为掩膜的微细粒子13。使用粒子尺寸约100nm的硅石粒子的水溶液(浓度：0.1到1.0wt％)来制备作为溶剂的涂布溶液。例如，使用旋涂机将涂布溶液涂布到氮化硅膜的目标衬底11上，其中目标衬底11已经形成在硅衬底(未示出)的最外侧的表面上。
注意，没有必要严格地控制硅石粒子的粒子尺寸。虽然粒子尺寸根据防止反射的光的波长来确定的，但是如果尺寸小于约300nm并且可以被稳定地加工(即，约10nm或更大)就不会存在实质性问题。此外，涂布装置不限于旋涂机，并且可以使用喷嘴式涂布装置。
其后，通过烘烤等使溶剂干燥和蒸发，由此获得了单粒子层16(其处于硅石粒子设置为单层的状态)。
随后，如图5中的(2)和图6中的(4)所示，执行对于目标衬底11的蚀刻速率大于对于微细粒子13的蚀刻速率的各向异性蚀刻，由此在目标衬底11的表面上形成微突起图案15。在各向异性蚀刻中，目标衬底11与微细粒子13之间的蚀刻选择比被控制为保持恒定。
具体地，使用平行板等离子蚀刻装置，在其上形成有单粒子层16的目标衬底11上执行各向异性蚀刻。四氟化碳(CF4)、氩(Ar)和氧(O2)用作各向异性蚀刻的蚀刻气体。
例如，CF4、Ar和O2的流速分别被设置为10cm3/min、100cm3/min以及6cm3/min。此外，蚀刻的气压(腔的内部压力)设置为0.67Pa，源功率设置为1000W，偏压功率设置为500W并且衬底温度设置为20℃。这些条件是示例性的并且可以适当地改变。
在蚀刻条件中，硅石粒子与氮化硅膜之间的蚀刻选择比为3。也就是说，硅石粒子与氮化硅膜按照每单位面积1∶3的比率进行蚀刻。
图5的(2)中示出了在上述条件下将微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其1/2厚度的状态。图6的(3)中示出了将微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其3/4厚度的状态。此外，图6中的(4)示出了微细粒子13(硅石粒子)被完全蚀刻掉的状态。
通过上述蚀刻步骤，约100nm宽并且约300nm高的纺锤形微突起图案15可以形成在目标衬底11的表面上。
以此方式，通过形成在目标衬底11的整个表面上的微突起图案15的簇来形成防反射结构10。
因为微突起图案15越高，折射率变化越平滑，所以这是防反射结构所期望的。但是，因为防反射结构10越厚，其中吸收的光量越大，所以可以考虑光反射和吸收来确定微突起图案15的高度。
虽然在该实施例中，蚀刻选择比被控制为使得高宽比(高度与宽度尺寸的比率)为3，但是，可以根据装置所需的性能来确定微突起图案15的宽度和高度尺寸。此外，可以根据所确定的尺寸来确定微细粒子13和蚀刻的各种条件。
即使在与氮化硅膜具有不同的折射率的材料膜形成在微突起图案15(形成在由氮化硅膜制成的目标衬底11的表面上)上时，也将会使得非常难以发生反射。此外，即使在空气层而不是另一种材料的膜设置在微突起图案15上时，也将会非常难以发生反射。
可以用于本发明的实施例的微细粒子13不限于氧化硅粒子(硅石粒子)。无机粒子的示例包括由氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物等的化合物制成的粒子以及金属粒子。
氧化物的示例包括氧化硅(硅石)、氧化铝(矾土)、氧化锆(锆土)、氧化钛(二氧化钛)、氧化铈(铈土)、氧化锌以及氧化锡。
氮化物的示例包括氮化硅、氮化铝和氮化硼。
碳化物的示例包括碳化硅、碳化硼、金刚石、石墨和富勒烯系列。
硼化物的示例包括硼化锆(ZrB2)和硼化镉(CrB2)。
金属粒子的示例包括金、银、铂、钯、铜、镍、钴和铁。
但是，更合适地，由不含有可能造成污染的金属元素的材料制成的微细粒子是优选的。因此，合适的示例包括硅、硅石、金刚石、氮化硅以及碳化硅(SiC)。
有机材料的示例包括：基于苯乙烯的树脂(例如，聚苯乙烯)；基于丙烯的树脂(诸如聚甲基丙烯酸甲酯)；通过聚乙烯、聚丙烯等配位聚合而获得的聚合物；通过聚碳酸酯、聚酰胺(例如，Nylon 66(注册商标))、聚酯、聚酰亚胺、聚亚苯醚、聚芳硫醚、聚醚酮、聚醚醚酮等的缩聚获得的聚合物；通过Nylon 6(注册商标)、聚己酸内酯等的开环聚合获得的聚合物；诸如染料的有机晶体。
虽然微细粒子13的适当粒子形状包括多面体形以及球形，但是其中，球形是优选的，因为它允许容易的布置控制并且易于获得最最紧密的封装结构。虽然可以根据所期望的防反射结构来适当地选择粒子尺寸，但是平均粒子尺寸优选地处于等于或大于10nm并且等于或小于300nm的范围内。
虽然对于微细粒子13的粒度分布没有具体的限制，但是从易于获得单粒子层的观点来看，表现出狭窄的粒度分布的粒子(特别是单分散粒子)相对于那些表现出大的粒度分布的粒子来说是优选的。
用于固态成像装置和照相机元件的所有材料都可以用于目标衬底11。这种材料的示例包括硅衬底、单晶硅膜、多晶硅膜、无定形硅膜、氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、树脂膜、钨膜、铝膜、铜(Cu)膜、玻璃、石英和树脂板。
微细粒子13的材料可以被选择为使其符合适合于目标衬底11的蚀刻条件，并且蚀刻条件可以调整为使得蚀刻选择比符合上述防反射结构的形成。
在上述防反射结构10的第二制作方法的第一示例中，在微细粒子13设置在目标衬底11的表面上的状态下，执行了对于目标衬底11的蚀刻速率比对于微细粒子13的蚀刻速率更高的各向异性蚀刻。
因此，可以在使用微细粒子13作为掩模的同时对目标衬底11的表面进行蚀刻。此外，因为以比对目标衬底11更低的蚀刻速率对微细粒子13进行蚀刻，所以微突起图案15形成为使得在突起部的高度方向将其分割为相等的厚度时，每个突起部的体积以大致线性的方式从每个突起部的顶部朝向底部增加的形状。
此外，因为微细粒子13的形状为球形，所以在对蚀刻微细粒子13进行蚀刻的同时对目标衬底11的表面进行蚀刻时，纺锤形微突起图案15形成在目标衬底11的表面上。
因此，球形或大致球形的微细粒子的使用使得能够形成防反射结构所必需的二维图案，而不需要昂贵的光刻机构。
此外，因为微细粒子13散布在溶剂中，所以可以均匀地散布微细粒子13。因此，可以将在其中散布有微细粒子13的溶剂中的微细粒子13(形成在目标衬底11的表面上)以均匀地分布设置在目标衬底11的表面上。此外，在溶剂具有例如约0.01Pa·s的粘度时，可以将微细粒子13设置在曲面形状中。
根据第二制作方法的第一示例，虽然可以获得防反射结构，但是如图7所示，微突起图案15不具有使其表现出合适的体积变化的形状。
参照图7，示出了图6中的(4)示出的微突起图案15的形状变化和体积变化(即折射率变化)。体积变化(即折射率变化)优选地从0到1线性地改变。
在图7中，纵轴表示折射率变化、体积变化和形状变化，而横轴表示微突起图案的高度。在该图中，因为高度对于微细粒子13的半径进行了归一化，所以不随着微突起图案15的高宽比变化。此外，折射率的变化程度在0到1的范围内，因此在实际防反射结构中，该变化对应于从氮化硅膜的折射率到氮化硅膜最上层上的物质的折射率的改变。
防反射结构的第二制作方法的第二示例
接下来，将要参照图8和图9的截面图来说明根据本发明的第二实施例的防反射结构的第二制作方法的第二示例。
如图8中的(1)所示，与上述第一示例类似，微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。
举例来说，其中散布有微细粒子13的溶剂(未示出)形成为目标衬底11的表面上的膜状，以使得微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。
具体地，通过涂布法将其中散布有微细粒子13的溶剂(未示出)以膜状涂到目标衬底11的表面上，并且之后使溶剂蒸发，由此仅将微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。
具体膜形成方法的示例包括干燥固化、电泳吸收膜、气-液界面单粒子膜、旋转涂布、光结合法以及其他液体薄膜法。
举例来说，用作固态成像装置的钝化膜的氮化硅膜被用作目标衬底11，并且氧化硅粒子(硅石粒子)用作作为掩膜的微细粒子13。使用粒子尺寸约100nm的硅石粒子的水溶液(浓度：0.1到1.0wt％)来制备作为溶剂的涂布溶液。例如，使用旋涂机将涂布溶液涂布到氮化硅膜的目标衬底11上，其中目标衬底11已经形成在硅衬底(未示出)的最外侧的表面上。
注意，没有必要严格地控制硅石粒子的粒子尺寸。虽然粒子尺寸根据防止反射的光的波长来确定的，但是如果尺寸小于约300nm并且可以被稳定地加工(即，约10nm或更大)就不会存在实质性问题。此外，涂布装置不限于旋涂机，并且可以使用喷嘴式涂布装置。其后，通过烘烤等使溶剂干燥和蒸发，由此获得了单粒子层16(其处于纺锤形微突起图案为单层的状态)。
随后，如图8中的(2)和图9中的(4)所示，执行对于目标衬底11的蚀刻速率大于对于微细粒子13的蚀刻速率的各向异性蚀刻，由此在目标衬底11的表面上形成微突起图案15。在各向异性蚀刻中，目标衬底11与微细粒子13之间的蚀刻选择比的关系变化了，并且对于目标衬底11的蚀刻速率大于对于微细粒子13的蚀刻速率。以此方式，微突起图案15的高度方向上的体积变化以大致线性的方式改变。
具体地，使用平行板等离子蚀刻装置，在其上形成有单粒子层16的目标衬底11上执行各向异性蚀刻。四氟化碳(CF4)、氩(Ar)和氧(O2)用作各向异性蚀刻的蚀刻气体。例如，CF4、Ar和O2的流速分别设置为4cm3/min、100cm3/min以及6cm3/min。此外，蚀刻的气压(腔的内部压力)设置为0.67Pa，源功率设置为1000W，偏压功率设置为500W并且衬底温度设置为20℃。这些条件是示例性的并且可以适当地改变。
图8的(2)中示出了将微细粒子13(硅石粒子)在上述条件下蚀刻到其1/2厚度的状态。
随后，如图9的(3)中所示，在蚀刻掉70％的微细粒子13(硅石粒子)之前，在将氧(O2)的流速设置为6cm3/min时将蚀刻选择比设置为3。附图示出了微细粒子13(硅石粒子)被蚀刻到其70％厚度的状态。
随后，如图9的(4)中所示，在微细粒子13(硅石粒子)被蚀刻到其厚度的90％之前，在将氧(O2)的流速设置为8cm3/min时将蚀刻选择比设置为4。此外，在完全蚀刻掉微细粒子13(硅石粒子)之前，在将氧(O2)的流速设置为10cm3/min时将蚀刻选择比设置为5。图示了微细粒子13(硅石粒子)被完全蚀刻掉的状态。
通过上述步骤，约100nm宽并且约300nm高的纺锤形微突起图案15可以形成在目标衬底11的表面上。
以此方式，通过形成在目标衬底11的整个表面上的微突起图案15的簇来形成防反射结构10。
形成了如图10中的(1)中的鸟瞰SEM图和图10中的(2)中的截面SEM图所示的防反射结构10。
因为微突起图案15越高，折射率变化越平滑，所以这是防反射结构所期望的。但是，因为防反射结构10越厚，其中吸收的光量越大，所以可以考虑光反射和吸收来确定微突起图案15的高度。
参照图11，示出了通过上述制作方法获得的微突起图案15的折射率变化。
如图11所示，因为折射率变化以大致线性的方式从0到1变化，所以通过如上所述地改变蚀刻选择比，可以形成合适的防反射结构。也就是说，微突起图案15形成为具有与图3中示出的理想形状大致相同的形状。
在图11中，纵轴表示折射率变化、体积变化和形状变化，而横轴表示微突起图案的高度。在该图中，因为高度对于微细粒子13的半径进行了归一化，所以不随着微突起图案15的高宽比变化。此外，折射率的变化程度在0到1的范围内，因此在实际防反射结构中，该变化对应于从氮化硅膜的折射率到氮化硅膜最上层上的物质的折射率的改变。
虽然在该实施例中，通过改变氧(O2)的流速而改变了微细粒子13(硅石粒子)与目标衬底11(氮化硅膜)之间的蚀刻选择比，但是类似地可以通过改变腔压来控制蚀刻选择比。虽然对于微细粒子13(硅石粒子)的蚀刻速率即使在腔压改变时也不改变，但是对于氮化硅膜的蚀刻速率改变。例如，在腔压从0.27Pa改变到13.3Pa时，对于氮化硅膜的蚀刻速率可以增加约3倍。
因此，蚀刻条件设置为使得初始蚀刻选择比设置为2(即，对微细粒子13(硅石粒子)和氮化硅膜按照每单位面积1∶2的比率进行蚀刻)。此外，如上所述，通过将腔压增加到使得最终蚀刻选择比变为5的腔压，类似地可以形成合适的防反射结构。
在上述防反射结构10的第二制作方法的第二示例中，在微细粒子13设置在目标衬底11的表面上的状态下执行了其中对于目标衬底11的蚀刻速率高于对于微细粒子13的蚀刻速率的各向异性蚀刻。因此，可以在使用微细粒子13作为蚀刻掩膜的同时蚀刻目标衬底11的表面。
在各向异性蚀刻中，目标衬底11与微细粒子13之间的蚀刻选择比的关系变化，并且对于目标衬底11的蚀刻速率高于对于微细粒子13的蚀刻速率。以此方式，微突起图案15的高度方向上的体积变化以上述图7中的大致线性的方式改变。
因此，折射率在防反射结构10中的微突起图案15的高度方向上以线性方式改变。也就是说，从微突起图案15的基部到顶部，折射率以线性方式减小。
此外，微细粒子13的球形形状使得微突起图案15的高度方向上的体积变化容易以大致线性的方式改变。也就是说，这是因为在微细粒子13受到蚀刻变薄时，目标衬底11的表面蚀刻成为纺锤形，由此形成微突起图案15。例如，如果微细粒子13具有平面形状，虽然微细粒子13的厚度减小，但是因为其尺寸保持基本不变，目标衬底11将会形成为其中转移了微细粒子13的平面形状的柱状形状。因此，目标衬底11将不会具有纺锤形。
此外，因为微细粒子13散布在溶剂中，所以可以将微细粒子13均匀地分布。因此，可以以均匀的分布将形成在目标衬底11的表面上的、在其中散布有微细粒子13的溶剂中的微细粒子13设置在目标衬底11的表面上。此外，球形或大致球形的微细粒子的使用使得能够形成防反射结构所必需的二维图案，而不需要昂贵的光刻机构。
与上述第二制作方法的第二示例相似，确定蚀刻条件以使得蚀刻选择比随着蚀刻的进行而增加的方法可以应用到在第一制作方法中的用于形成微突起假图案14的蚀刻中。在这种状态下，可以形成纺锤形的微突起假图案14。
防反射结构的第二制作方法的第三示例
接下来，将要参照图8和图9的截面图来说明根据本发明的第二实施例的防反射结构的第二制作方法的第三示例。
如图8中的(1)所示，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(代表性地为PMMA)的透明树脂膜用作目标衬底11，并且氧化硅(硅石粒子)用作微细粒子13。
作为目标衬底11的透明树脂膜用作固态成像装置、发光装置以及显示装置的平坦化绝缘膜以及微透镜等。
由微细粒子13形成的单粒子层16形成在目标衬底11的表面上。其形成方法与在参照图5中的(1)的第二制作方法的第二示例中描述的方法相同。
其后，如图8中的(2)和图9中的(4)所示，使用平行板等离子蚀刻装置在微细粒子13和目标衬底11的表面上执行各向异性蚀刻。
蚀刻条件是六氟化硫(SF6)和氧(O2)用作蚀刻气体。SF6和O2的初始流速分别设置为50cm3/min和10cm3/min。此外，蚀刻的气压(蚀刻腔的压力)设置为4.0Pa，源功率设置为500W，偏压功率设置为100W并且衬底温度设置为50℃。
此外，在将微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其50％厚度之前，将氧(O2)的初始流速设置为10cm3/min。以此方式，蚀刻选择比设置为2(即，对微细粒子13(硅石粒子)和PMMA按照每单位面积1∶2的比率进行蚀刻)。
随后，在将微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其70％厚度之前，在将氧(O2)的流速设置为15cm3/min时将蚀刻选择比设置为3。
随后，在将微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其90％厚度之前，在将氧(O2)的流速设置为20cm3/min时将蚀刻选择比设置为4。此外，在微细粒子13(硅石粒子)被完全蚀刻掉之前，在将氧(O2)的流速设置为25cm3/min时将蚀刻选择比设置为5。
在防反射结构的第二制作方法的第三示例中，与第二示例类似，微突起图案15的高度方向的体积变化以大致线性的方式改变。
因此，在防反射结构10的微突起图案15的高度方向上，折射率以线性方式改变。也就是说，折射率从基部朝向微突起图案15的顶点以线性的方式减小。
3.第三实施例
固态成像装置的第一制作方法的示例
将要参照图12到图13的截面图说明根据本发明的第三实施例的固态成像装置的第一制作方法的示例。
如图12的(1)中所示，将入射光转换为信号电荷的光电转换部分22形成在半导体衬底21中。此外，从光电转换部分22读取并转移信号电荷的垂直电荷转移部分23形成在半导体衬底21中。此时，形成了在水平方向上从垂直电荷转移部分23转移并输出信号电荷的水平电荷转移部分(未示出)。在半导体衬底21的垂直电荷转移部分23(以及水平电荷转移部分)上，通过栅极绝缘膜24形成转移栅极25。此外，转移栅极25通过绝缘膜26而由光屏蔽膜27覆盖。孔部分28设置在光屏蔽膜27和光电转换部分22上。
此外，夹层绝缘膜41形成在半导体衬底21上，以使其覆盖光电转换部分22、光屏蔽膜27等。夹层绝缘膜41例如由基于氧化硅的绝缘膜制成，并且特定地例如由BPSG(硼磷硅玻璃)膜制成。夹层绝缘膜41可以由其他基于氧化硅的绝缘膜制成。
此外，形成作为钝化膜的平坦化绝缘膜42。例如，平坦化绝缘膜42由等离子-CVD氮化硅(P-SiN)膜制成。通过CMP(化学机械研磨)使平坦化绝缘膜42平坦化。
在本实施例中，平坦化绝缘膜42对应于在防反射结构的制作方法中说明的目标衬底11。
随后，其中散布有微细粒子13的树脂膜12形成在平坦化绝缘膜42的表面上。为了形成树脂膜12，首先制备作为树脂膜12的基材的树脂和溶解树脂的溶剂。之后，作为树脂膜12的基材的树脂溶解在溶剂中，并且微细粒子(未示出)均匀地散布在由此获得的溶液中，由此制备好涂布溶液。通过例如涂布法将涂布溶液涂布到平坦化绝缘膜42的表面上，由此形成树脂膜12。
树脂膜12形成为例如0.5μm厚。其后，以200℃的温度执行5分钟热处理，由此使树脂膜12硬化。
由5份酞菁铜染料、15份固体含量的聚羟基苯乙烯、5份作为硬化剂的六甲氧甲基三聚氰胺以及70份作为溶剂的乳酸乙酯混合而制备出用于形成树脂膜12的涂布溶液。其后，通过具有0.1μm孔径的过滤膜对由此获得的混合溶液进行过滤，并且获得了涂布溶液。
树脂膜12的树脂的示例包括基于酚醛的树脂、基于苯乙烯的树脂、基于丙烯酸的树脂、基于聚硅氧烷的树脂以及基于聚酰亚胺的树脂。这些树脂可以单独地或以混合的形式使用。其中，基于酚醛的树脂是优选的，因为它便宜并且涂布特性优秀。
氧化硅(SiO2)可以用作微细粒子(未示出)。可选择地，诸如氧化铝(Al2O3)、氧化锑(Sb2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)氧化锰(MnO2)或氧化锆(ZrO2)可以用作金属氧化物。这些金属氧化物也可以单独地或以混合形式使用。可选择地，可以使用酞菁染料混合物，其中酞菁染料混合物是含有无机物质的着色剂染料并且由以下式(1)表示。从由铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铂(Pt)和钯(Pd)组成的组中选择的一者可以作为酞菁染料混合物的中心金属。其中，酞菁铜染料是优选的，因为它便宜并且涂布特性优秀。
式1
Figure GSA00000054795100281
溶剂的示例包括：甲氧基乙醇、乙氧基乙醇、醋酸甲氧乙酯、醋酸乙氧乙酯、二甘醇二甲醚、乙二醇单异丙基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、二甲基亚砜、N，N-二甲基甲酰胺、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙基丙酮酸、乳酸乙酯、乳酸丁酯和双丙酮醇。在这些例子中，γ-丁内酯、N，N-二甲基甲酰胺、环己酮、乙基丙酮酸、乳酸乙酯、乳酸丁酯和双丙酮醇是优选的。这些溶剂也可以单独地或以混合形式使用。特别地，作为溶剂，乙酸乙酯是优选的，因为它便宜并且涂布特性优秀。
硬化剂可以添加到溶剂中。硬化剂的示例包括基于环氧树脂的硬化剂以及基于三聚氰胺的硬化剂，并且这些硬化剂可以单独地或以混合的形式使用。此外，也可以不添加硬化剂。
随后，如图12中的(2)所示，在逐渐地蚀刻微细粒子的同时使用树脂膜中的微细粒子作为掩膜，来对作为基材的树脂进行蚀刻，由此在树脂膜12的整个表面上形成微突起假图案14。
微突起假图案14形成为120nm高、50nm宽和50nm深的大致圆锥形突起结构(蛾目结构)。
在干法蚀刻中，使用了磁控反应离子蚀刻装置。作为蚀刻条件，偏压峰值功率设置为-150W。氧(O2)和氯(Cl2)用作蚀刻气体。氧(O)和氯(Cl2)的流速分别设置为70cm3/sec和40cm3/sec，并且蚀刻持续时间为20秒。
随后，如图12中的(3)所示，目标衬底11的表面与具有形成在其上的微突起假图案14(见图12中的(2))的树脂膜12一起被回蚀(干法蚀刻)。
因此，形成在树脂膜12(见图12中的(2))上的微突起假图案14的表面形状转移到平坦化绝缘膜42的表面上，并且由此将微突起图案15形成在平坦化绝缘膜42的表面上。微突起图案15形成为大致圆锥形突起结构(蛾目结构)。
在干法蚀刻中，使用了磁控反应离子蚀刻装置。作为蚀刻条件，偏压峰值功率设置为-150W。氧(O2)和氯(Cl2)用作蚀刻气体。氧(O)和氯(Cl2)的流速分别设置为70cm3/sec和40cm3/sec，并且蚀刻持续时间为40秒。
以此方式，通过形成在平坦化绝缘膜42的整个表面上的微突起图案15的簇来形成防反射结构10。形成如图4的(5)中的鸟瞰SEM图和图4的(6)中的截面SEM图所示的微突起图案15的簇。
随后，如图13的(4)中所示，平坦化膜43形成在其上形成有防反射结构10的平坦化绝缘膜42上。平坦化膜43由具有优秀的光透过特性的材料(例如，氧化硅膜)制成。
随后，如图13的(5)中所示，彩色滤光片层44形成在平坦化膜43上。通过普通的制作方法(例如涂布法和光刻技术)形成彩色滤光片44，使得绿色滤光片层44G、红色滤光片层44R和蓝色滤光片层44B连续地形成。但是，形成顺序是任意的。
以此方式，在通过平坦化膜43形成彩色滤光片层44时，因为由于在进行图案化以形成彩色滤光片层44的过程中的损伤不施加到微突起图案15，所以可以保持微突起图案15的形状。
随后，如图13的(6)中所示，通过普通的透镜形成技术，将微透镜45形成在彩色滤光片层44上，以使其将入射光朝向光电转换部分22引导。
在固态成像装置的第一制作方法中，因为微细粒子设置在树脂膜12中，所以在以这种状态下对树脂膜12进行蚀刻时，树脂膜12的表面的蚀刻在将微细粒子用做掩膜的状态下进行。此时，因为微细粒子也被逐渐地蚀刻，所以在蚀刻进行时，微细粒子随着蚀刻进行变薄并且最终被移除。
因此，微突起假图案14形成在树脂膜12的表面上。
以此方式，因为作为蚀刻掩膜的微细粒子随着蚀刻的进行而变薄，所以微突起假图案14形成为大致圆锥形突起结构(蛾目结构)。
在微突起假图案14的表面形状在这种状态下转移到平坦化绝缘膜42的表面上，并由此在平坦化绝缘膜42的表面上形成的微突起图案15时，微突起图案15形成为具有与微突起假图案14相同的形状。
因此，可以提供将防反射结构10稳定地并且容易地形成在平坦化绝缘膜42的表面上的优点。
此外，因为通过光电转换部分22在没有反射的状态下将入射光转换为电信号，所以可以提供更高的灵敏度。此外，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)的减小，该噪音光。
因此，可以提供能够制作可以获得高质量图像的固态成像装置的优点。
4.第四实施例
固态成像装置的第二制作方法的第一示例
将要参照图14和图15中示出的截面图来说明根据本发明的第四实施例的固态成像装置的第二制作方法的第一示例。
如图14的(1)中所示，将入射光转换为信号电荷的光电转换部分22形成在半导体衬底21中。此外，从光电转换部分22读取并转移信号电荷的垂直电荷转移部分23形成在半导体衬底21中。此时，形成了在水平方向上从垂直电荷转移部分23转移并输出信号电荷的水平电荷转移部分(未示出)。在半导体衬底21的垂直电荷转移部分23(以及水平电荷转移部分)上，通过栅极绝缘膜24形成转移栅极25。此外，转移栅极25通过绝缘膜26而由光屏蔽膜27覆盖。孔部分28设置在光屏蔽膜27和光电转换部分22上。
此外，夹层绝缘膜41形成在半导体衬底21上，以使其覆盖光电转换部分22、光屏蔽膜27等。夹层绝缘膜41例如由基于氧化硅的绝缘膜制成，并且特定地例如由BPSG(硼磷硅玻璃)膜制成。夹层绝缘膜41可以由其他基于氧化硅的绝缘膜制成。
此外，形成起到钝化膜作用的平坦化绝缘膜42。例如，平坦化绝缘膜42由等离子-CVD氮化硅(P-SiN)膜制成。通过CMP(化学机械研磨)使平坦化绝缘膜42平坦化。
在本实施例中，平坦化绝缘膜42对应于在防反射结构的制作方法中说明的目标衬底11。
随后，微细粒子13设置在平坦化绝缘膜42的表面上。在本实施例中，使用了防反射结构的第二制作方法的第二示例。可以使用防反射结构的第二制作方法的第一示例。因此，对于防反射结构10的制作方法的细节，参考防反射结构的第二制作方法的第二示例。
具体膜形成方法的示例包括干燥固化、电泳吸收膜、气-液界面单粒子膜、旋转涂布、光结合法以及其他液体薄膜法。
例如，其中散布有微细粒子13的溶剂(未示出)在平坦化绝缘膜42的表面上形成为膜状，以使得微细粒子13设置在平坦化绝缘膜42的表面上。
特别地，通过涂布法将其中散布有微细粒子13的溶剂(未示出)形成为平坦化绝缘膜42的表面上的膜状，并且溶剂之后蒸发，由此只有微细粒子13设置在平坦化绝缘膜42的表面上。
例如，氧化硅粒子(硅石粒子)用作微细粒子13。使用粒子尺寸约100nm的硅石粒子的水溶液(浓度：0.1到1.0wt％)来制备涂布溶液用作溶剂。例如，使用旋涂机将涂布溶液涂到平坦化绝缘膜42上。注意，没有必要严格地控制硅石粒子的粒子尺寸。虽然粒子尺寸根据防止反射的光的波长来确定的，但是如果尺寸小于约300nm并且可以被稳定地加工(即，约10nm或更大)就不会存在实质性问题。此外，涂布装置不限于旋涂机，并且可以使用喷嘴式涂布装置。其后，通过烘烤等使溶剂干燥和蒸发，由此获得了单粒子层16(其处于硅石粒子设置为单层的状态)。
随后，如图14的(2)所示，在逐渐地蚀刻微细粒子13的同时，使用微细粒子13作为蚀刻掩膜来在平坦化绝缘膜42上执行蚀刻(各向同性干法蚀刻)，由此将微突起图案15形成在平坦化绝缘膜42的整个表面上。
在各向异性蚀刻中，平坦化绝缘膜42与微细粒子13之间的蚀刻选择比的关系变化，并且对于平坦化绝缘膜42的蚀刻速率高于对于微细粒子13的蚀刻速率。以此方式，微突起图案15的高度方向上的体积变化以大致线性的方式改变。
特别地，使用平行板等离子蚀刻装置，在其上形成有单粒子层16的平坦化绝缘膜42上执行各向异性蚀刻。四氟化碳(CF4)、氩(Ar)和氧(O2)用作各向异性蚀刻的蚀刻气体。例如，CF4、Ar和O2的流速分别设置为4cm3/min、100cm3/min以及6cm3/min。此外，蚀刻的气压(腔的内部压力)设置为0.67Pa，源功率设置为1000W，偏压功率设置为500W并且衬底温度设置为20℃。这些条件是示例性的并且可以适当地改变。
在上述条件将下微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其1/2厚度。
随后，在蚀刻掉70％的微细粒子13(硅石粒子)之前，在将氧(O2)的流速保持为6cm3/min时将蚀刻选择比设置为3。
随后，在将微细粒子13(硅石粒子)蚀刻到其厚度的90％之前，在将氧(O2)的流速保持为8cm3/min时将蚀刻选择比设置为4。此外，在完全蚀刻掉微细粒子13(硅石粒子)之前，在将氧(O2)的流速保持为10cm3/min时将蚀刻选择比设置为5。
通过上述步骤，约100nm宽并且约300nm高的纺锤形微突起图案15可以形成在平坦化绝缘膜42的表面上。
以此方式，通过形成在平坦化绝缘膜42的整个表面上的微突起图案15的簇来形成防反射结构10。
因为微突起图案15越高，折射率变化越平滑，所以这是防反射结构所期望的。但是，因为防反射结构10越厚，其中吸收的光量越大，所以可以考虑光反射和吸收来确定微突起图案15的高度。
随后，如图14的(3)中所示，平坦化膜43形成在其上形成有防反射结构10的平坦化绝缘膜42上。平坦化膜43由具有优秀的光透过特性的材料(例如，氧化硅膜)制成。
随后，如图15的(4)中所示，彩色滤光片层44形成在平坦化膜43上。通过普通的制作方法(例如涂布法和光刻技术)形成彩色滤光片44，使得绿色滤光片层44G、红色滤光片层44R和蓝色滤光片层44B连续地形成。但是，形成顺序是任意的。
以此方式，在通过平坦化膜43形成彩色滤光片层44时，因为由于在进行图案化以形成彩色滤光片层44的过程中的损伤不施加到微突起图案15，所以可以保持微突起图案15的形状。
随后，如图15的(5)中所示，通过普通的透镜形成技术，将微透镜45形成在彩色滤光片层44上，以使其将入射光朝向光电转换部分22引导。
在上述固态成像装置的第二制作方法中，在微细粒子13设置在平坦化绝缘膜42的表面上的状态下，执行对于平坦化绝缘膜42的蚀刻速率高于对于微细粒子13的蚀刻速率的各向异性蚀刻。以此方式，可以在使用微细粒子13作为蚀刻掩膜时蚀刻平坦化绝缘膜42的表面。此外，因为以比对于平坦化绝缘膜42的蚀刻速率更低的蚀刻速率对微细粒子13进行蚀刻，所以微突起图案15形成为使得在突起部的高度方向将其分割为相等的厚度时，每个突起部的体积以大致线性的方式从每个突起部的顶部朝向底部增加的形状。
因此，可以提供将防反射结构10稳定地并且容易地形成在平坦化绝缘膜42的表面上的优点。
此外，因为通过光电转换部分22在没有反射的状态下将入射光转换为电信号，所以可以提供更高的灵敏度。此外，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)的减小。
因此，可以提供能够制作可以获得高质量图像的固态成像装置的优点。
通过上述固态成像装置的制作方法制作的固态成像装置可以结合到照相机模块中。因此，安装到照相机模块上的电子电路可以通过例如MOS晶体管的制作工艺而形成在半导体衬底21上。例如，转移栅极25和MOS晶体管的栅电极可以由相同的层上的电极形成膜形成。
5.第五实施例
固态成像装置的示例性构造
将要参照图16中示出的概略截面图和图17中示出的局部放大图来说明根据本发明的第五实施例的固态成像装置的示例性构造。
在以下描述中，附图标记1为固态成像装置，11为半导体衬底(半导体区域)，112为光电转换部分，122为钝化膜(第一光透过性膜)，131为防反射结构，132为突起部，151为UV硬化膜，153为涂布膜，161为纳米压印模子，162为凹陷部，200为成像设备，201为成像单元，202为光聚集光学单元，203为信号处理部分并210为固态成像装置(固态成像装置1)。
如图16所示，将入射光转换为信号电荷的光电转换部分112形成在半导体衬底(半导体区域)11中。例如硅衬底用作半导体衬底11。此外，从光电转换部分112读取并转移信号电荷的垂直电荷转移部分113形成在半导体衬底11中。在半导体衬底11的垂直电荷转移部分113上，通过栅极绝缘膜114形成转移栅极115。此外，转移栅极115通过绝缘膜116而由光屏蔽膜117覆盖。绝缘膜116可以有具有光透过特性的防反射膜的功能并且例如由无机材料制成。
孔部分118设置在光屏蔽膜117和光电转换部分112的一部分上。
此外，多层夹层绝缘膜形成在半导体衬底11上，以使其覆盖光电转换部分112和光屏蔽膜117等。例如，形成了夹层绝缘膜121。夹层绝缘膜121例如由基于氧化硅的绝缘膜制成，并且特定地例如由BPSG(硼磷硅玻璃)膜制成。夹层绝缘膜121可以由其他基于氧化硅的绝缘膜制成。
此外，形成了钝化膜122。例如，钝化膜122由等离子-CVD氮化硅(P-SiN)膜制成。通过CMP(化学机械研磨)使钝化膜122的表面平坦化。平坦化膜123形成在钝化膜122的表面上。平坦化膜123例如由具有光透过特性的有机膜或无机膜制成。
防反射结构131形成在钝化膜122的表面上，其中钝化膜122是具有多层光透过性膜中的一层。
防反射结构131由具有光透过特性和正弦曲面并且设置为钝化膜122的表面上的矩阵的纺锤形突起部132构造。
如图17所示，对于40nm的布置节距p，设置在钝化膜122的整个表面上的突起部132形成为具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度h0。此外，对于100nm的布置节距p，高度h0等于或大于200nm并且等于或小于400nm。此外，对于200nm的布置节距p，高度h0等于或大于50nm并且等于或小于400nm。
由于以下原因，突起部132形成为具有正弦曲面的纺锤形。
也就是说，因为由于折射率的突然改变而引起光反射，所以通过形成使得在不同物质的界面处的折射率连续地分布的、具有诸如突起部132的微突起图案的结构，可以减小光反射。在突起部132的宽度尺寸小于波长时，在界面的一侧上的物质(例如，平坦化膜123)所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质(例如，钝化膜122)，由此可以使有效折射率连续地改变。因为占据的空间的变化与界面两侧上的物质之间的体积变化具有相同的意义，所以具有体积变化很平滑的正弦曲面的纺锤形防反射结构比较适合。换言之，突起部132具有使得每个突起部132的高度方向上的体积变化以大致线性的方式从每个突起部的底部朝向顶部减小的形状。
此外，如图16所示，彩色滤光片层141形成在平坦化膜123上，并且将入射光朝向光电转换部分112引导的微透镜142形成在其上。彩色滤光片层141由红色滤光片层R、绿色滤光片层G和蓝色滤光片层B组成，以使其例如与相应的一个光电转换部分112相对应。彩色滤光片层141可以包括与这些颜色不同颜色(例如，补色)的彩色滤光片层。此外，如果固态成像装置设计为获得黑白照片的话，可以省略彩色滤光片层。
以此方式，获得了固态成像装置1。
之后，将要描述突起部132的节距和高度。
从图18可以理解在突起部132具有40nm的布置节距时，在灵敏度比为100％或更高的位置，高度h0等于或大于50nm并且等于或小于100nm，并且在灵敏度变化比为60％或更低的位置，高度h0等于或大于50nm并且等于或小于150nm。因此，对于40nm的布置节距，高度h0设置在等于或大于50nm并且等于或小于100nm的范围内。虽然在本实施例中，灵敏度变化比率设置为低于60％，但是根据产品或工艺适当地确定该值。
这里，通过计算钝化膜122的产品变化范围内的平均灵敏度与在没有浮雕结构的情况下获得的灵敏度(100％)的比，来画出灵敏度比。类似地，通过将在钝化膜122的不同产品下获得的灵敏度的范围除以在该水平处的灵敏度以及计算从在没有浮雕结构的情况下获得的灵敏度(100％)改善的程度，来画出灵敏度变化比。灵敏度变化比表示由于应用了浮雕结构所引起的界面反射的减少所引起的、灵敏度变化相对于膜厚变化的幅度，并且因此表示浮雕结构的性能。在该计算中，使用了440nm波长的光。使用该波长是因为已经知道浮雕结构所需的节距应该小于光的波长。因此，对于可见光的较短的440nm波长最优化的浮雕结构很明显地可以也对较长波长的光有效。
这里，灵敏度比和灵敏度变化比基于上述限定。
根据图19应该理解，在突起部132具有100nm的布置节距p时，灵敏度比为100％或更高的高度h0处于等于或大于50nm并且等于或小于400nm的范围内，并且灵敏度变化比为60％或更低的高度h0处于等于或大于200nm并且等于或小于400nm的范围内。因此，对于100nm的布置节距p，高度h0设置在等于或大于200nm并且等于或小于400nm的范围内。
根据图20应该理解，在突起部132具有200nm的布置节距p时，灵敏度比为100％或更高的高度h0处于等于或大于50nm并且等于或小于400nm的范围内，并且灵敏度变化比为60％或更低的高度h0处于等于或大于50nm并且等于或小于800nm的范围内。因此，对于100nm的布置节距p，高度h0设置在等于或大于50nm并且等于或小于400nm的范围内。
根据图21应该理解，在突起部132具有400nm的布置节距p时，灵敏度比为100％或更高的高度h0不存在，并且灵敏度变化比为60％或更低的高度h0不存在。因此，可以理解在布置节距为400nm时，防反射结构131不适合。
因此，对于40nm的布置节距p，突起部132形成为具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度h0。此外，对于100nm的布置节距p，高度h0等于或大于200nm并且等于或小于400nm。此外，对于200nm的布置节距p，高度h0等于或大于50nm并且等于或小于400nm。
对于上述节距的中间节距，将要根据与更长和更短的节距相对应的高度来确定高度h0。
此外，可以看到对于每个节距，灵敏度在高度超过特定高度时下降。这是因为光聚集效率随着光聚集结构中的光路的增加而降低。因此，可以理解对于应用到固态成像装置1中的突起部132存在极限高度。该极限高度随着节距p改变。
考虑高度h0的范围，对于100nm的节距，将突起部132的高宽比优选地设置为4或更小。此外，对于200nm的节距，高宽比优选地设置为2或更小。此外，对于40nm的节距，高宽比优选地设置为2.5或更小。因此，可以说可以将突起部132的高宽比更优选地设置为2或更小。
通常说来，作为防反射膜的浮雕结构的性能随着高宽比的增加而增加。但是，如上所述，发现从灵敏度的角度来说，太高的结构对于固态成像装置1是不理想的。
图22示出了在突起部132的高宽比设置为1时，灵敏度变化比与节距之间的关系。如图22所示，在突起部132的高宽比设置为1时，突起部132的节距优选地处于等于或大于100nm并且等于或小于200nm的范围内，最优选地为200nm。
在上述固态成像装置1中，因为防反射结构131由具有光透射特性以及正弦曲面的纺锤形突起部132构造并且设置在钝化膜122的整个表面上，所以在防反射结构131的界面两侧上的物质的体积变化以线性方式改变。由于这个原因，在突起部132的宽度方向的尺寸小于光的波长时，在界面的一侧上的物质(例如，平坦化膜123)所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质(例如，钝化膜122)，由此可以使有效折射率连续地改变。因为占据的空间的变化与界面两侧上的物质之间的体积变化具有相同的意义，多以防反射结构131中的折射率变化变为线性的，并且由此减小了光反射。此外，突起部132对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通过这种调节，将突起部132的高宽比抑制为较低(例如2或更小)，并且因此减小了在突起部132这一部分中的光路长度，并且可以抑制灵敏度的减小。
因此，可以防止全部的像素的灵敏度减小、防止遮蔽并且防止反射。因此，因为可以减少诸如眩光或鬼影的噪音，所以可以提供能够以高灵敏度来获得高质量图像的优点。
虽然已经描述了将钝化膜122为其上形成有防反射结构131的第一光透过性膜，但是防反射结构131所形成的位置不限于钝化膜122的表面。例如，将防反射结构131形成在折射率差为0.1或更大的膜之间或者在空气界面处也是有效的。例如，防反射结构131可以形成在微透镜142的表面上或者绝缘膜116的表面上，其中绝缘膜116时无机防反射膜。此外，虽然在附图中未示出，但是防反射结构131可以形成在在入射光入射的区域的最外侧部分中形成的盖镜片或者红外线截止滤光片的表面上。
此外，防反射结构131可以形成在两个层或多个层(例如钝化膜122的表面和微透镜142的表面)上。
当本发明的实施例的防反射结构形成在折射率差为0.1或更大的膜之间时，特别有效。
举例来说，当防反射结构形成在微透镜142上(空气界面)、钝化膜122上(与平坦化膜123之间的界面)、硅层正上方的无机防反射膜(绝缘膜116)上(与夹层绝缘膜121之间的界面)、光电转换部分112上(夹层绝缘膜与绝缘膜116之间)等时，是有效的，因为它们表现出大的折射率差。
此外，当防反射结构形成在固态成像装置上的盖镜片和红外(IR)截止滤光片上时，是有效的，因为它们具有空气界面并且表现出大的折射率差。
6.第六实施例
固态成像装置的制作方法的第一示例
接下来，将要参照图23到图27中示出的概略截面图来说明根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第一示例。
如图23的(1)中所示，将入射光转换为信号电荷的光电转换部分112形成在半导体衬底11中。例如硅衬底用作半导体衬底11。此外，从光电转换部分112读取并转移信号电荷的垂直电荷转移部分113形成在半导体衬底11中。此时，形成了在水平方向上从垂直电荷转移部分113转移并输出信号电荷的水平电荷转移部分(未示出)。在半导体衬底11的垂直电荷转移部分113(以及水平电荷转移部分)上，通过栅极绝缘膜114形成转移栅极115。此外，转移栅极115通过绝缘膜116而由光屏蔽膜117覆盖。孔部分118设置在光屏蔽膜117和光电转换部分112上。
此外，多层夹层绝缘膜形成在半导体衬底11上，以使其覆盖光电转换部分112和光屏蔽膜117等。例如，形成了夹层绝缘膜121。夹层绝缘膜121例如由基于氧化硅的绝缘膜制成，并且特定地例如由BPSG(硼磷硅玻璃)膜制成。夹层绝缘膜121可以由其他基于氧化硅的绝缘膜制成。
此外，形成了钝化膜122。例如，钝化膜122由等离子-CVD氮化硅(P-SiN)膜制成。通过CMP(化学机械研磨)使钝化膜122的表面平坦化。
UV硬化膜151形成在钝化膜122的表面上，其中钝化膜122是多层光透过性膜的第一光透过性膜。UV硬化膜151例如通过涂布UV硬化树脂制成。旋涂法、狭缝式涂布法以及喷嘴涂布法等可以用作涂布方法。通过之后形成的蛾目结构使UV硬化膜151的厚度最优化，并且有必要考虑到收缩的影响而设置剩余厚度。
也就是说，如图24的(1)中所示，期望在形成其中突起结构图案152(突起部132)具有200nm的高度h0的防反射结构131(蛾目结构)时，UV硬化膜151的厚度h0+h2设置为300nm或更大，以使得剩余厚度部分的厚度h2约为100nm。
随后，如图23中的(2)所示，纳米压印模子161装载到半导体衬底11的上方，其中纳米压印模子161具有将要形成的蛾目结构的三维反转结构。也就是说，在纳米压印模子161上，具有正弦曲面的纺锤形凹陷部162设置在其整个表面上。
纳米压印模子161具有与目标衬底(半导体衬底11)相对应的尺寸，并且在300mm直径的晶片(半导体衬底11)用于转移时，制备了300mm直径的纳米压印模子161。作为纳米压印模子161的材料，需要能够透过紫外(UV)光的材料，并且这种材料的示例包括能够透过紫外线的石英、玻璃和塑料。
随后，如图25的(3)中所示，UV透过性纳米压印模子161按压UV硬化膜151，由此将具有正弦曲面的纺锤形凹陷部162的形状转移到UV硬化膜151的表面上。也就是说，UV硬化膜151填充到纳米压印模子161的凹陷部中。此时，通过倾斜纳米压印模子161和半导体衬底11，可以减小填充时间。此外，虽然可以通过纳米压印模子161自身的重量来执行按压，但是为了减小填充时间，可以在纳米压印模子161的上部中形成密封的结构，以使得可以通过气体压力等对其均匀地按压。在UV硬化膜151填充到纳米压印模子161的凹陷部中时，通过持续足够时间的UV光线的照射使UV硬化膜151硬化。
随后，如图25的(4)中所示，纳米压印模子161从UV硬化膜151的表面上脱模。因此，具有正弦曲面的纺锤形突起结构图案152形成在UV硬化膜151的表面上。
随后，如图26的(5)中所示，对UV硬化膜151和钝化膜122的上部进行回蚀。以此方式，形成在UV硬化膜151上的、具有正弦曲面的纺锤形突起结构图案152(见图25的(4))被转移到钝化膜122的表面上，由此形成具有正弦曲面的纺锤形突起部132。也就是说，突起部132具有使得每个突起部132的高度方向上的体积变化从底部向每个突起部的顶点以线性方式减小的形状。
此外，对于40nm的布置节距，突起部132形成为具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度。此外，对于100nm的布置节距，突起部132形成为具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度。此外，对于200nm的布置节距，突起部132形成为具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
因为凹陷部162(见图25)的理想结构已经形成在纳米压印模子161中(见图25)，所以基于回蚀的转移优选地执行为使得UV硬化膜151(见图25)的突起结构图案152(见图25)的形状(上述结构已经转移到UV硬化膜151上)如实地转移到钝化膜122上。例如，期望在使得UV硬化膜151与钝化膜122之间的蚀刻选择比相同的条件下，通过干法蚀刻等对UV硬化膜151和钝化膜122进行处理。
例如，在TSR-820(由Teijin Seiki Co.，Ltd生产)被用做UV硬化膜151时，等离子CVD氮化硅(P-SiN)膜用作钝化膜122，并且可以以使用以下蚀刻气体组合中的任何一种的各向异性干法蚀刻来获得相同的蚀刻选择比：六氟化硫(SF6)和氧(O2)的混合气体；四氟化碳(CF4)和氧(O2)的混合气体；三氟甲烷(CHF3)和氧(O2)的混合气体。
随后，如图26的(6)中所示，平坦化膜123形成在具有蛾目结构并且由突起部132构造的防反射结构131上。例如通过涂布有机膜来形成平坦化膜123。这个步骤需要为在以后的步骤中形成彩色滤光片阵列而实现平坦化。
通常可以通过进行比下层的浮雕结构(在此示例中，防反射结构131)的高度充分地更厚的涂布来改善涂布的平坦化膜123的平坦度。
但是，在固态成像装置中，平坦化膜123的增加的厚度可能导致光路长度的增加，即，光聚集效率的损失。
因此，如图24的(2)所示，根据平坦化膜123的涂布特性来确定平坦化膜123的厚度h1。对于用在本实施例中的平坦化膜123，因为已经证明了厚度h1需要100nm，所以获得了h1≥h0+100nm的关系。这里，h0是防反射结构131上的突起部132的高度。
但是，因为从光聚集效率的角度来看，更小的h1是优选的，所以期望将高度h1设置为使得h1＝h0+100nm。
虽然通过批量处理来对300mm直径晶片进行纳米压印可能是有成本效益的，但是也需要考虑脱模特性。适合于脱模的高宽比为1或更小。
另一方面，如上所述，对于确定的高度，更大的高宽比提供较高的防反射性能。
本发明的实施例提出了在灵敏度、防反射性能和制作问题都被考虑时的最优值。参照图22，画出了对于高宽比为1的节距和灵敏度变化比。在这种情况下，对于突出部132的最优值为200nm的节距和200nm的高度。
随后，如图27的(7)中所示，彩色滤光片层141形成在平坦化膜123上。通过普通的制作方法(例如涂布法和光刻技术)形成彩色滤光片141，使得绿色滤光片层G、红色滤光片层R和蓝色滤光片层B连续地形成。但是，形成顺序是任意的。
以此方式，在通过平坦化膜123形成彩色滤光片层141时，因为由于在进行图案化以形成彩色滤光片层141的过程中的损伤不施加到突起部132，所以可以保持突起部132的形状。
进一步，通过普通的透镜形成技术，将微透镜142形成在彩色滤光片层141上，以使其将入射光朝向光电转换部分112引导。
以此方式，获得了固态成像装置1。
在通过上述制作方法将其上设置有突起部132的防反射结构131形成在钝化膜122上时，减少了界面反射以改善固态成像装置1将光朝向光电转换部分112聚集的效率，由此改善了灵敏度。例如，在具有100nm的节距和400nm的高度的突起部132形成在钝化膜122的表面上时，实现了6％的灵敏度改善。
因为由于固态成像装置1的结构，钝化膜122形成包括光电转换部分112的光接收像素部分与外围电路部分之间的台阶，所以难以在光接收像素部分上均匀地形成钝化膜122。由于这个原因，光接收像素部分的不均匀的厚度意味着可见光的干涉的变化，并且灵敏度因此而变动，由此使得发生颜色不均匀。在本发明的实施例中，形成在钝化膜122上的防反射结构131具有即使在膜厚不均匀时也能减少颜色不均匀的效果。
例如，在具有节距为100nm并且高度为400nm的突起部132的防反射结构131形成在由氮化硅膜制成的钝化膜122上时，可以将对于厚度变化的灵敏度变化减小到没有提供防反射结构的情况下的1/3。
此外，在防反射结构131形成在固态成像装置1的任何膜表面上时，通过使用能够通过批量处理而形成300mm直径晶片的纳米压印方法，可以相比于其它形成方法减小成本。
如上所述，在第一制作方法中，因为防反射结构131的突起部132形成为具有正弦曲面的纺锤形，所以防反射结构131的界面的两侧上的物质的体积变化以线性方式改变。由于这个原因，在突起部132的宽度方向的尺寸小于光的波长时，在界面的一侧上的物质(平坦化膜123)所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质(钝化膜122)，由此可以使有效折射率连续地改变。因此，防反射结构131中的折射率变化变为线性的，由此减少了光反射。此外，突起部132对于40nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距p具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，对于200nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通过这种调节，因为可以将突起部的高宽比的最大值抑制到4那么低，所以可以抑制灵敏度的减小。此外，通过将突起部132的高宽比优选地设置为2或更小，或者更优选地设置为1或更小，可以使得能够应用纳米压印方法。
因此，可以防止全部的像素的灵敏度减小、防止遮蔽并且防止反射。这些优点是由于以下原因而产生的：由于突起部132的高宽比减小而改善的灵敏度；改善的纳米压印模子161的脱模特性；改善的平坦化特性；以及减小光路长度的能力。此外，因为突起部132形成为具有正弦曲面的纺锤形，所以可以提供改善的防反射性能。
因此，因为可以减少诸如眩光或鬼影的噪音，所以可以提供能够以高灵敏度来获得高质量图像的优点。
固态成像装置的制作方法的第二示例
将要参照图28到图30中示出的概略截面图来说明根据本发明的第六实施例的固态成像装置的制作方法的第二示例。
如图28的(1)中所示，将入射光转换为信号电荷的光电转换部分112形成在半导体衬底11中。例如硅衬底用作半导体衬底11。此外，从光电转换部分112读取并转移信号电荷的垂直电荷转移部分113形成在半导体衬底11中。此时，形成了在水平方向上从垂直电荷转移部分113转移并输出信号电荷的水平电荷转移部分(未示出)。在半导体衬底11的垂直电荷转移部分113(以及水平电荷转移部分)上，通过栅极绝缘膜114形成转移栅极115。此外，转移栅极115通过绝缘膜116而由光屏蔽膜117覆盖。孔部分118设置在光屏蔽膜117和光电转换部分112上。
此外，多层夹层绝缘膜形成在半导体衬底11上，以使其覆盖光电转换部分112和光屏蔽膜117等。例如，形成了夹层绝缘膜121。夹层绝缘膜121例如由基于氧化硅的绝缘膜制成，并且特定地例如由BPSG(硼磷硅玻璃)膜制成。夹层绝缘膜121可以由其他基于氧化硅的绝缘膜制成。
此外，形成了钝化膜122。例如，钝化膜122由等离子-CVD氮化硅(P-SiN)膜制成。通过CMP(化学机械研磨)使钝化膜122的表面平坦化。
UV硬化膜或热硬化膜153形成在钝化膜122的表面上，其中钝化膜122是多层光透过性膜的第一光透过性膜。涂布膜153优选地具有接近钝化膜122的折射率的折射率。例如，因为由氮化硅支撑的钝化膜122具有约为2的折射率，涂布膜153优选地由含有氧化钛(二氧化钛)粒子的硅氧烷等制成。此外，可以使用聚酰亚胺树脂。涂布膜153例如通过涂布而制成。旋涂法、狭缝式涂布法以及喷嘴涂布法等可以用作涂布方法。通过之后形成的蛾目结构使涂布膜153的厚度最优化，并且有必要考虑到收缩的影响而设置剩余厚度。
也就是说，与上述UV硬化膜151相类似地设置厚度。具体地，如图24的(1)中所示，在期望形成其中突起部132具有200nm的高度h0的防反射结构131(蛾目结构)时，涂布膜153的厚度h0+h2设置为300nm或更大，以使得剩余厚度部分的厚度h2约为100nm。
随后，如图28中的(2)所示，纳米压印模子161装载到半导体衬底11的上方，其中纳米压印模子161具有将要形成的蛾目结构的三维反转结构。也就是说，在纳米压印模子161上，具有正弦曲面的纺锤形凹陷部162设置在其整个表面上。
纳米压印模子161具有与目标衬底(半导体衬底11)相对应的尺寸，并且在300mm直径的晶片(半导体衬底11)用于转移时，制备了300mm直径的纳米压印模子161。作为纳米压印模子161的材料，需要能够透过紫外(UV)光的材料，并且这种材料的示例包括能够透过紫外线的石英、玻璃和塑料。
随后，如图29的(3)中所示，在涂布膜153由UV硬化树脂制成时，UV透过性纳米压印模子161按压涂布膜153，由此将具有正弦曲面的纺锤形凹陷部162的形状转移到UV硬化膜153的表面上。也就是说，涂布膜153填充到纳米压印模子161的凹陷部中。此时，通过倾斜纳米压印模子161和半导体衬底11，可以减小填充时间。此外，虽然可以通过纳米压印模子161自身的重量来执行按压，但是为了减小填充时间，可以在纳米压印模子161的上部中形成密封的结构，以使得可以通过气体压力等对其均匀地按压。在涂布膜153填充到纳米压印模子161的凹陷部中时，通过持续足够时间的UV光线的照射使涂布膜153硬化。
可选择地，在涂布膜153由热硬化树脂制成时，涂布膜153被加热到其硬化温度以使其硬化，并且之后被冷却。例如，在涂布膜153是硅氧烷时，通过在300℃的温度下加热5分钟来使得涂布膜153硬化。
随后，如图29的(4)中所示，纳米压印模子161从涂布膜153的表面上脱模。因此，具有正弦曲面的纺锤形突起部132形成在涂布膜153的表面上。
随后，如图30的(5)中所示，平坦化膜123形成在具有蛾目结构并且由突起部132构造的防反射结构131上。例如通过涂布有机膜来形成平坦化膜123。这个步骤需要为了在以后的步骤中形成彩色滤光片阵列而实现平坦化。
通常可以通过进行比下层的浮雕结构(在此示例中，防反射结构131)的高度充分地更厚的涂布来改善涂布的平坦化膜123的平坦度。
但是，在固态成像装置中，平坦化膜123的增加的厚度可能导致光路长度的增加，即，光聚集效率的损失。
因此，如图24的(2)所示，根据平坦化膜123的涂布特性来确定平坦化膜123的厚度h1。对于用在本实施例中的平坦化膜123，因为已经证明了厚度h1需要100nm，所以获得了h1＞h0+100nm的关系。这里，h0是防反射结构131上的突起部132的高度。
但是，因为从光聚集效率的角度来看，更小的h1是优选的，所以期望将高度h1设置为使得h1＝h0+100nm。
虽然通过批量处理来对300mm直径晶片晶圆进行纳米压印可能是有成本效益的，但是也需要考虑脱模特性。适合于脱模的高宽比为1或更小。
另一方面，如上所述，对于确定的高度，更大的高宽比提供较高的防反射性能。
本发明的实施例提出了在灵敏度、防反射性能和制作问题都被考虑时的最优值。参照图22，画出了对于高宽比为1的节距和灵敏度变化比。在这种情况下，对于突出部132的最优值为200nm的节距和200nm的高度。
随后，如图30的(6)中所示，彩色滤光片层141形成在平坦化膜123上。通过普通的制作方法(例如涂布法和光刻技术)形成彩色滤光片141，使得绿色滤光片层G、红色滤光片层R和蓝色滤光片层B连续地形成。但是，形成顺序是任意的。
以此方式，在通过平坦化膜123形成彩色滤光片层141时，因为由于在进行图案化以形成彩色滤光片层141的过程中的损伤不施加到突起部132，所以可以保持突起部132的形状。
进一步，通过普通的透镜形成技术，将微透镜142形成在彩色滤光片层141上，以使其将入射光朝向光电转换部分112引导。
以此方式，获得了固态成像装置1。
在通过上述制作方法将其上设置有突起部132的防反射结构131形成在钝化膜122上时，减少了界面反射以改善固态成像装置1将光朝向光电转换部分112聚集的效率，由此改善了灵敏度。例如，在具有100nm的节距和400nm的高度的突起部132形成在钝化膜122的表面上时，实现了6％的灵敏度改善。
因为由于固态成像装置1的结构，钝化膜122形成包括光电转换部分112的光接收像素部分与外围电路部分之间的台阶，所以难以在光接收像素部分上均匀地形成钝化膜122。由于这个原因，光接收像素部分的不均匀的厚度意味着可见光的干涉的变化，并且灵敏度因此而变动，由此使得发生颜色不均匀。在本发明的实施例中，形成在钝化膜122上的防反射结构131具有即使在膜厚不均匀时也能减少颜色不均匀的效果。例如，在具有节距为100nm并且高度为400nm的突起部132的防反射结构131形成在由氮化硅膜制成的钝化膜122上时，可以将对于厚度变化的灵敏度变化减小到没有提供防反射结构的情况下的1/3。
此外，在防反射结构131形成在固态成像装置1的任何膜表面上时，通过使用能够通过批量处理而形成300mm直径晶片的纳米压印方法，可以相比于其它形成方法减小成本。
如上所述，在第二制作方法中，因为防反射结构131的突起部132形成为具有正弦曲面的纺锤形，所以防反射结构131的界面的两侧上的物质的体积变化以线性方式改变。由于这个原因，在突起部132的宽度方向的尺寸小于光的波长时，在界面的一侧上的物质(平坦化膜123)所占据的空间逐渐地改变，使得该物质转变为界面另一侧上的物质(钝化膜122)，由此可以使有效折射率连续地改变。因此，防反射结构131中的折射率变化变为线性的，由此减少了光反射。此外，突起部132对于40nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距p等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，对于200nm的布置节距p具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通过这种调节，因为可以将突起部的高宽比的最大值抑制到4那么低，所以可以抑制灵敏度的减小。此外，通过将突起部132的高宽比优选地设置为2或更小，或者更优选地设置为1或更小，可以使得能够应用纳米压印方法。
因此，可以防止全部的像素的灵敏度减小、防止遮蔽并且防止反射。这些优点是由于以下原因而产生的：由于突起部132的高宽比减小而改善的灵敏度；改善的纳米压印模子161的脱模特性；改善的平坦化特性；以及减小光路长度的能力。此外，因为突起部132形成为具有正弦曲面的纺锤形，所以可以提供改善的防反射性能。
因此，因为可以减少诸如眩光或鬼影的噪音，所以可以提供能够以高灵敏度来获得高质量图像的优点。
在上述第一和第二制作方法中，虽然已经描述了防反射结构131形成在钝化膜122的表面上，但是根据任何制作方法，防反射结构131都可以形成在例如微透镜142的表面上或者绝缘膜116(其为无机防反射膜)的表面上。此外，虽然在图中未示出，但是防反射结构131可以形成在在入射光入射的区域的最外侧部分中形成的盖镜片或者红外线截止滤光片的表面上。
根据第一制作方法，防反射结构131可以形成在光电转换部分112的表面(硅衬底表面)上。
此外，防反射结构131可以形成在两个层或多个层(例如钝化膜122的表面和微透镜142的表面)上。
7.第七实施例
使用固态成像装置的成像设备的示例性构造
接下来，将要参照图31中示出的框图来说明通过根据本发明的实施例的固态成像装置的制作方法而形成的固态成像装置所应用到的成像设备的示例性构造。成像设备使用根据本发明的实施例的固态成像装置。
如图31所示，成像设备200在成像单元201中具有固态成像装置210。聚集图像的光聚集光学单元202设置在成像单元201的光聚集侧。此外，成像单元201连接到信号处理部分203，其中信号处理部分203包括用于驱动成像单元201的驱动电路、用于处理在固态成像装置210中受到光电转换来获得图像信号的信号的信号处理电路以及其他电路。此外，由信号处理部分203处理后的图像信号存储在图像存储单元(未示出)中。在这种成像设备200中，固态成像装置210可以是由实施例中描述的固态成像装置制作方法形成的固态成像装置。
因为根据本发明的实施例的成像设备200使用通过根据本发明的实施例的固态成像装置制作方法而制作出的固态成像装置，所以可以提供能够以高灵敏度获得其中噪音光(诸如眩光或鬼影)得到减少的高质量图像的优点。
成像设备200可以具有使其形成为单芯片构造的形式，并且可以具有带有成像功能的模块形式，其中成像单元、信号处理部分或光学单元封装在模块中。这里，成像单元200指的是例如具有照相机或者具有成像功能的便携设备。此外，“成像”不仅意味着包括在普通照相时获取图像，还包括在更广泛的含义下的探测指纹等。
本申请包括分别于2009年3月31日和2009年5月20日递交给日本专利局的日本专利申请JP 2009-086671和JP 2009-121605中公开的主题，并且将其全部内容通过引用结合在这里。
本领域的技术人员应该理解，可以根据设计需要和其他因素来进行各种修改、结合、子结合和替换，只要它们在权利要求或其等价物的范围内。

Claims (19)

1.一种防反射结构的制作方法，所述方法包括以下步骤：
在衬底的表面上形成树脂膜，所述树脂膜中散布有微细粒子；
通过在逐渐地蚀刻所述微细粒子的同时，使用在所述树脂膜中的所述微细粒子作为掩膜来对所述树脂膜进行蚀刻，来在所述树脂膜上形成突起假图案；
通过对所述衬底的表面与其上形成有所述突起假图案的所述树脂膜一同进行回蚀，并且将形成在所述树脂膜的表面上的所述突起假图案的表面形状转移到所述衬底的表面上，来在所述衬底的表面上形成突起图案。
2.根据权利要求1所述的防反射结构的制作方法，其中，
通过涂布法形成其中散布有所述微细粒子的所述树脂膜。
3.根据权利要求1或2所述的防反射结构的制作方法，其中，
所述微细粒子由金属氧化物或酞菁化合物制成；并且
所述树脂膜从由基于酚醛的树脂、基于苯乙烯的树脂、丙烯酸树脂、基于聚硅氧烷的树脂以及基于聚酰亚胺的树脂组成的组中选择。
4.根据权利要求1或2所述的防反射结构的制作方法，其中，
所述树脂膜含有热硬化剂。
5.一种防反射结构的制作方法，所述方法包括以下步骤：
将微细粒子设置在衬底的表面上；以及
通过执行对于所述衬底的蚀刻速率比对于所述微细粒子的蚀刻速率更高的各向异性蚀刻，来在所述衬底的表面上形成突起图案。
6.根据权利要求5所述的防反射结构的制作方法，其中，
通过在所述衬底的表面上将其中散布有所述微细粒子的溶剂形成为膜状，来将所述微细粒子设置在所述衬底的表面上。
7.根据权利要求6所述的防反射结构的制作方法，其中
通过在所述衬底的表面上将其中散布有所述微细粒子的溶剂由涂布方法形成为膜状并且之后对所述溶剂进行蒸发，来将所述微细粒子设置在所述衬底的表面上。
8.根据权利要求5所述的防反射结构的制作方法，其中
在形成所述突起图案的步骤中的蚀刻过程中，所述衬底与所述微细粒子之间的蚀刻选择比的关系改变为使得对于所述衬底的蚀刻速率高于对于所述微细粒子的蚀刻速率。
9.根据权利要求5所述的防反射结构的制作方法，其中
所述微细粒子由无机粒子或有机粒子制成，其中从氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物以及金属中选择所述无机粒子。
10.一种固态成像装置的制作方法，所述方法包括以下步骤：
在半导体衬底上形成夹层绝缘膜并且在所述夹层绝缘膜上形成平坦化绝缘膜，在所述半导体衬底中形成将入射光转换为信号电荷的光电转换部分和从所述光电转换部分读取并转移出所述信号电荷的电荷转移部分；
在所述平坦化绝缘膜上形成树脂膜，所述树脂膜中分散有微细粒子；
通过在逐渐地蚀刻所述微细粒子的同时，使用在所述树脂膜中的所述微细粒子作为掩膜来对所述树脂膜进行蚀刻，来在所述树脂膜上形成突起假图案；以及
通过对所述平坦化绝缘膜的表面与其上形成有所述突起假图案的所述树脂膜一同进行回蚀，并且将形成在所述树脂膜的表面上的所述突起假图案的表面形状转移到所述平坦化绝缘膜的表面上，来在所述平坦化绝缘膜的表面上形成突起图案。
11.一种固态成像装置的制作方法，所述方法包括以下步骤：
在半导体衬底上形成夹层绝缘膜并且在所述夹层绝缘膜上形成平坦化绝缘膜，在所述半导体衬底中形成将入射光转换为信号电荷的光电转换部分和从所述光电转换部分读取并转移出所述信号电荷的电荷转移部分；
将微细粒子设置在所述平坦化绝缘膜的表面上；
通过执行对于所述平坦化绝缘膜的蚀刻速率比对于所述微细粒子的蚀刻速率更高的各向异性蚀刻，来在所述平坦化绝缘膜的表面上形成突起图案。
12.一种固态成像装置，包括：
光电转换部分，所述光电转换部分设置在半导体区域中，以使其通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷；以及
多层光透过性膜，其形成在所述光电转换部分上，
其中，防反射结构形成在所述半导体区域的表面上或者所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上；
所述防反射结构由纺锤形突起部构成，所述纺锤形突起部具有光透过特性和正弦曲面并且设置在所述第一光透过性膜的表面上或者所述半导体区域的表面上；并且
所述突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
13.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中
从每个突起部的底部向顶部，每个突起部的高度方向上的体积变化以线性方式减小。
14.根据权利要求12所述的固态摄像装置，其中
所述第一光透过性膜为将入射光聚集到所述光电转换部分的微透镜、形成在所述光电转换部分上方的钝化膜、形成在所述光电转换部分上方的无机防反射膜或者形成在所述入射光入射的区域的最外面的部分中的盖镜片或者红外截止滤波片。
15.一种制作固态成像装置的方法，所述方法包括以下步骤：
在多层光透过性膜形成在光电转换部分上时，在所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上形成防反射结构，其中所述光电转换部分设置在半导体区域中，以通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷，
其中，所述防反射结构形成步骤包括以下步骤：
在所述第一光透射性膜的表面上形成UV硬化膜，
通过将UV透射性纳米压印模子朝向所述UV硬化膜按压，来将具有正弦曲面的纺锤形突起部的形状转移到所述UV硬化膜的表面上，其中UV透射性纳米压印模子在整个表面上设置了具有正弦曲面的纺锤形凹部，
在所述纳米压印模子被按压的状态下，通过使用紫外线照射来使所述UV硬化膜硬化，
将所述纳米压印模子与所述UV硬化膜分开，以及
通过对于UV硬化膜和所述第一光透射性膜的上部分进行回蚀，来将形成在所述UV硬化膜上的具有正弦曲面的所述纺锤形突起部的形状，转移到所述第一光透射性膜的表面上，以及
所述突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
16.根据权利要求15所述的固态成像装置的制作方法，其中，
从每个突起部的底部向顶部，每个突起部的高度方向上的体积变化以线性方式减小。
17.一种固态成像装置的制作方法，所述方法包括以下步骤：
在多层光透过性膜形成在光电转换部分上时，在所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上形成防反射结构，其中所述光电转换部分设置在半导体区域中，以通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷，
其中，所述防反射结构形成步骤包括以下步骤：
由UV硬化涂布膜或热硬化涂布膜来形成所述第一光透射性膜，
通过将整个表面上设置有具有正弦曲面的纺锤形凹部的UV透射性纳米压印模子朝向所述第一光透射性膜按压，来将具有正弦曲面的纺锤形突起部的形状转移到所述第一光透射性膜的表面上，
在所述纳米压印模子被按压的状态下，通过使用紫外线照射来使所述第一光透射性膜硬化，
将所述纳米压印模子与所述第一光透射性膜分开，以及
所述突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
18.根据权利要求17所述的固态成像装置的制作方法，其中，
从每个突起部的底部向顶部，每个突起部的高度方向上的体积变化以线性方式减小。
19.一种成像设备，包括：
聚集入射光的光聚集单元；
具有固态成像装置的成像单元，所述固态成像装置接收由所述光聚集单元聚集的光并且对于所述光执行光电转换；以及
信号处理部分，其处理已经受过光电转换的信号，
其中，所述固态成像装置包括
光电转换部分，所述光电转换部分设置在半导体区域中，以使其通过对于入射光执行光电转换来获得信号电荷，以及
多层光透过性膜，其形成在所述光电转换部分上；
防反射结构形成在所述半导体区域的表面上或者所述多层光透过性膜中的至少一层上的第一光透过性膜的表面上；
所述防反射结构由纺锤形突起部构成，所述纺锤形突起部具有光透过特性和正弦曲面并且设置在所述第一光透过性膜的表面上或者所述半导体区域的表面上；并且
所述纺锤形突起部对于40nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于100nm的高度，对于100nm的布置节距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且对于200nm的布置节距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
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