专利名称：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IOOnm的IOOnm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WO2005/109042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。此夕卜，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0.05μπι到Ιμπι的间隔出现的浮雕结构的特征在于其具有I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IOOnm宽的图案，使得该图案与相邻的图案间隔lOOnm。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. O μ m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100人到5000人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O.1 λ <节距<0.8 λ以及表达式O. 5 λ <高度<5入的节距和高度(其中λ为入射光的波长)。但是，在节距=0. 11 λ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IOOnm的高度,对于IOOnm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IOOnm的高度,对于IOOnm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IOOnm的高度，对于IOOnm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IOOnm的高度,对于IOOnm
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IOOnm的高度,对于IOOnm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IOOnm的高度,对于IOOnm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IOOnm的高度，对于IOOnm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。
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。
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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IOOnm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I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(I)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)、氧化铺(Sb2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)氧化猛(MnO2)或氧化错(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(I)表示。从由铜(Cu)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、钼(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I
权利要求
1.一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。
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。
3.根据权利要求2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。
4.根据权利要求1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。
5.根据权利要求1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。
6.一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。
7.一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。
8.一种固态成像装置，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IOOnm的高度，对于IOOnm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。
9.根据权利要求8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。
10.根据权利要求8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。
11.一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IOOnm的高度，对于IOOnm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。
12.根据权利要求11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。
13.一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IOOnm的高度，对于IOOnm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。
14.根据权利要求13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。
15.—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IOOnm 的高度，对于IOOnm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。
全文摘要
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。
文档编号H01L27/146GK103000646SQ20121035329
公开日2013年3月27日 申请日期2010年3月24日 优先权日2009年3月31日
发明者前田兼作, 小池薰, 佐佐木徹, 辰巳哲也 申请人:索尼公司