固态成像装置和电子设备的制作方法

固态成像装置和电子设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种固态成像装置，其包括由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板设置在光接收表面上。还提供了一种包括该固态成像装置的电子设备。
【专利说明】固态成像装置和电子设备
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2013年4月1日提交的日本优先权专利申请JP2013-076282的权益， 其全部内容通过引用结合于此。

【技术领域】
[0003] 本发明涉及固态成像装置和电子设备，特别是，涉及以低成本实现小像素尺寸和 分辨率改善而不限制设计自由度的固态成像装置和电子设备。

【背景技术】
[0004] 近年来，已经小型化了成像传感器中的像素。通过小型化像素，增加了每个芯片的 像素数量。结果，提供了分辨率改善的图像。
[0005] 对于小型化像素，提出了一种构造，其内层透镜或光学波导设置为使足够的光入 射到每个像素中的光接收部分上(例如，见日本专利申请提前公开第2003-203694号、第 2005-294749 号和第 2007-180208 号）。
[0006] 当分辨力的1/2小于像素尺寸时，通过仅减小像素尺寸可提供高分辨率。分辨率 由设置在成像传感器外部的成像透镜的衍射极限或像差决定。当具有相同亮度的两个点光 源设置在几乎相同的位置且由成像传感器上的透镜进行成像时，由于衍射极限和像差，成 像不具有点而是具有峰，其中该峰具有一定的宽度。分辨力可定义为两个峰之间的最小可 辨别宽度。
[0007] 例如，采用瑞利（Rayleigh)极限。当峰高度定义为1且两个峰在1/e (=0· 368) 处相交时，两个峰的结合曲线的谷为〇. 735,这是分辨极限。两个峰之间的距离定义为分辨 力。
[0008] 当像素尺寸大于分辨力的1/2时，分辨力由像素尺寸决定。这由奈奎斯特 (Nyquist)定理限定。这里，将原始信号中包括的最大频率成分定义为f。当原始信号以2f 或更大的频率增益时，原始信号可完全复原。
[0009] 在普通的照相机中，如果F值大于5. 6,则分辨力是由透镜的衍射极限限定的比 率，并且如果F值低于5. 6,则分辨力是由透镜的像差限定的比率。安装在紧凑数字相机、摄 像机和移动电话上的照相机的F值通常在1. 2至5. 6的范围内。因此，分辨力是由透镜的 像差限定的比率。
[0010] 当F值在5.6至8的范围内时，提供最佳分辨率。此时，分辨力为约4μπι。由奈奎 斯特定理，像素尺寸应为2 μ m。这意味着分辨率饱和，并且即使减小像素尺寸，分辨率也不 能变得更好。
[0011] 例如，提出了这样的技术，折射率大于1的透明基板粘附到成像传感器，因此由衍 射极限所限制的分辨力比率或者由透镜像差限制的分辨力比率降低，结果得到改善的分辨 率(见日本专利申请提前公开第2010-161180号）。
[0012] 再者，提出了这样的技术，光学部件构造为具有平面板部分和凸出曲面部分，并且 波导用在平面板部分中，因此改善了分辨率(见日本专利申请提前公开第2011-135096号)。
[0013] 然而，在日本专利申请提前公开第2010-161180号中描述的技术中，如果玻璃基 板等增厚至厘米级而进行安装，则分辨率没有得到足够改善。因此限制了成像透镜系统。
[0014] 在日本专利申请提前公开第2011-135096号中描述的技术中，光学部件应以良好 的精确度粘附每个像素。这样的技术困难可能会增加成本。
[0015] 如上所述，在包括成像传感器和诸如成像透镜的光学系统的现有固态成像装置 中，对通过改变成像传感器(半导体芯片）的构造来改善分辨率有所限制。


【发明内容】

[0016] 所期望的是以低成本实现小像素尺寸和分辨率改善而不限制设计自由度。
[0017] 根据本发明的第一实施例，所提供的固态成像装置包括由双折射材料形成的透明 基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于芯片表面的 方向上的低折射率，透明基板设置在光接收表面上。
[0018] 双折射材料的高折射率ne和低折射率η。的折射率比ne/n。可为1. 1或更大。
[0019] 双折射材料可为无机材料。
[0020] 无机材料可为石英、Ti02、方解石或铌酸锂。
[0021] 双折射材料可为有机材料。
[0022] 有机材料可为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙 烯腈-苯乙烯（AS树脂）或聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)。
[0023] 双折射材料可具有电介质多层结构，该电介质多层结构结合了具有不同相对介电 常数的材料。
[0024] 电介质多层结构可通过结合具有不同相对介电常数的材料来构成，以使具有相同 相对介电常数的材料的每个区域为500nm或更小。
[0025] 电介质多层结构可通过将该具有相同相对介电常数的材料布置成格子形、六边 形、八边形或柱形状而形成。
[0026] 双折射材料可具有折射率色散，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对 于具有长波长的光是低的。
[0027] 双折射材料可具有40或更小的阿贝数。
[0028] 根据本发明的第二实施例，所提供的电子设备包括由双折射材料形成的透明基 板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于该光接收表面 的方向上的低折射率，该透明基板设置在该光接收表面上。
[0029] 根据本发明的第一和第二实施例，在光接收表面上设置由双折射材料形成的透明 基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于芯片表面的 方向上的低折射率。
[0030] 根据本发明的第三实施例，所提供的固态成像装置包括由具有折射率色散的材料 形成的透明基板，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对于具有长波长的光是低 的，该透明基板设置在光接收表面上。
[0031] 具有折射率色散的材料可具有40或更小的阿贝数。
[0032] 具有折射率色散的材料可为聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-苯乙烯 (AS树脂)、聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)、玻璃基材料或Ti02。
[0033] 根据本发明的第四实施例，所提供的电子设备包括固态成像装置，该固态成像装 置包括透明基板，该透明基板由具有折射率色散的材料形成，以使该折射率对于具有短波 长的光是高的并且对于具有长波长的光是低的，该透明基板设置在该光接收表面上。
[0034] 根据本发明的第三和第四实施例，光接收表面上设置有具有折射率色散的材料形 成的透明基板，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对于具有长波长的光是低 的。
[0035] 根据本发明，可以以低成本实现小像素尺寸和分辨率改善而不限制设计自由度。
[0036] 如附图所示，根据本发明下面最优实施例的详细描述，本发明的这些和其它的目 标、特征和优点将变得更加明显易懂。

【专利附图】

【附图说明】
[0037] 图1是用于示出成像传感器的分辨力的示意图；
[0038] 图2是图1右侧所示的放大的图表；
[0039] 图3是示出分辨力和透镜的F值之间关系的图表，其是普通照相机的分辨率的准 则；
[0040] 图4是示出根据本发明实施例的固态成像装置构造的透视图；
[0041] 图5是示出成像透镜系统的像差的示意图；
[0042] 图6是用于示出其上设置双折射透明基板的成像透镜系统的像差变化的示意图；
[0043] 图7是图6中传感器芯片和双折射透明基板的放大图；
[0044] 图8是用于示出双折射透明基板的双折射性的示意图；
[0045] 图9是双折射透明基板的部分放大图；
[0046] 图10是用于不出入射表面和偏振方向之间关系的不意图；
[0047] 图11是不出p波偏振光的光反射和s波偏振光的光反射的入射角依赖性的图；
[0048] 图12是示出双折射性效果的图表；
[0049] 图13是示出双折射性效果的另一个图表；
[0050] 图14是示出双折射性效果的再一个图表；
[0051] 图15是用于示出聚合物的双折射性表达机理的示意图；
[0052] 图16是用于示出采用具有相对介电常数￡1和相对介电常数82的材料的电介质 多层结构的示意图；
[0053] 图17是用于示出光斜入射在电介质多层结构上情况的示意图；
[0054] 图18A、18B和18C示出了电介质多层结构的示例；
[0055] 图19是示出根据本发明另一个实施例的固态成像装置的透视图；
[0056] 图20是用于示出成像透镜系统的色差的示意图；
[0057] 图21是用于示出通过设置具有折射率色散的透明基板使成像透镜系统的色差变 化的示意图；
[0058] 图22是示出具有折射率色散的透明基板的阿贝数和色差之间关系的图；
[0059] 图23A-23C示出了采用电介质多层结构形成双折射透明基板的制造工艺；
[0060] 图24A-24C示出了采用电介质多层结构形成双折射透明基板的另一个制造工艺； 以及
[0061] 图25是示出作为根据本发明的电子设备的照相机设备的构造示例的模块图。

【具体实施方式】
[0062] 在下文，将参考附图描述本发明的实施例。
[0063] 首先，将描述分辨力。
[0064] 成像传感器的分辨力由设置在成像传感器外部的成像透镜的衍射极限或像差决 定。图1是用于示出分辨力的示意图。
[0065] 如图1所示，具有相同亮度的点光源11-1和点光源11-2设置为距成像传感器14 的光接收表面几乎相同的距离。通过透镜12和光圈13聚集在成像传感器14的光接收表 面(成像传感器14的左侧）上的光具有跨度，即不是点而是峰，这是因为受到衍射极限或像 差的影响。在图1右侧示出的图表中，水平轴表示所接收光的强度，垂直轴表示成像传感器 光接收表面上的位置。该图表示出了从两个点光源接收的光的强度变化。
[0066] 图2是图1右侧所示的放大的图表。在图2中，水平轴表示光接收表面上的位置， 垂直轴表不所接收光的强度。例如，在图2中，线21表不对应于点光源11-1的光强上的变 化，线22表示对应于点光源11-2的光强上的变化。
[0067] 线21具有峰P1，线22具有峰P2。分辨力限定为两个峰P1和P2之间的最小可辨 别宽度。
[0068] 这里，采用瑞利极限。当峰P1和P2的峰高度(光强)定义为1且线21和22在1/ e (=0.368)处相交时，两个峰的结合曲线的谷(光强）为0.735,这是分辨力极限。两个峰 P1和P2之间的距离ω定义为分辨力。
[0069] 当像素尺寸大于分辨力的1/2时，仅通过减小像素尺寸可提供高分辨率。根据奈 奎斯特定理，当像素尺寸大于分辨力的1/2时，分辨率由像素尺寸决定。根据奈奎斯特定 理，原始信号中包括的最大频率成分由f表示。当原始信号以2f或更大的频率增益时，原 始信号可完全复原。
[0070] 图3是示出分辨力和透镜的F值之间关系的图表，其在普通照相机中是分辨率的 标准。在图3中，水平轴表示F值，垂直轴表示分辨力。该图表示出了经过透镜的光的衍射 引起的分辨力上的变化、经过透镜的光的像差引起的分辨力上的变化以及二者结合而提供 的分辨力上的变化。
[0071] 如图3所示，当F值大于5. 6时，分辨力是由透镜的衍射极限限定的比率，并且当 F值低于5. 6时，分辨力是由透镜的像差限定的比率。紧凑数字相机、摄像机和移动电话上 安装的照相机的F值通常在1. 2至5. 6的范围内。因此，分辨力是由这些照相机的透镜的 像差限定的比率。
[0072] 再者，如图3所示，当F值在5. 6至8的范围内时，提供最佳分辨率。此时，分辨力 为约4μπι。这意味着分辨率是饱和的。因此，紧凑数字相机、摄像机和移动电话上安装的照 相机的像素尺寸为2 (=4 (1/2)) μ m。这意味着分辨率是饱和的，并且即使减小像素尺寸， 分辨率也不能变得更好。
[0073] 例如，提出了这样的技术，在透镜和成像传感器之间的一部分间隔处设置埋设层， 其折射率（η>1)大于空气的折射率(折射率1)。
[0074] 通过采用这样的构造，可提高折射率而不改变从透镜12的观看角度θ，因此进一 步降低了衍射极限（图2中的距离ω)处的分辨力。因此，可降低像素尺寸的限制同时提供 高分辨率的图像。
[0075] 然而，为了获得这样的构造且充分改善分辨率，要安装的玻璃基板等应以厘米级 增厚。因此限制了成像透镜系统。
[0076] 再者，提出了这样的技术，将具有高折射率的材料作为底部具有凸出曲面部分(球 面或柱面）的光学部件，设置成与成像传感器的光接收表面接触。
[0077] 通过采用这样的构造，曲面部分的周围空间的折射率低于曲面部分的折射率。因 此，入射到曲面部分上的光在曲面部分内传播，缩窄为近场光，并且入射到光接收表面上。 因此，能避免衍射极限或像差的影响。
[0078] 然而，为了获得这样的构造，光学部件应当以良好的精确度粘合每个像素。这样的 技术难度可能会增加成本。
[0079] 图4是示出根据本发明实施例的固态成像装置(成像传感器)的构造的透视图。在 图4中，成像传感器40包括传感器芯片41和设置在传感器芯片41的光接收表面上的双折 射透明基板42。
[0080] 这里，双折射性表示对应于透过元件的光束方向而具有不同折射率的特性。
[0081] 具有双折射性的材料的示例包括无机材料，例如，石英(水晶)、Ti02、方解石和铌酸 锂。再者，可采用有机材料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯 (PS)、丙烯腈-苯乙烯（AS树脂)和聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)。可替代地，可采用具 有电介质多层结构的材料，该电介质多层结构组合了具有不同特定介电常数的材料。
[0082] 双折射透明基板42对光束在垂直方向（z轴方向）上的偏振光成分具有折射率ne 以及对光束在水平方向（X轴方向和y轴方向）上的偏振光成分具有折射率n。（〈nj。换言 之，当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，高折射率n e的方向调 整为垂直于光接收表面，并且低折射率η。的方向调整为平行于光接收表面。
[0083] 通过采用图4所示的构造，成像透镜系统的像差可得到有效减小，并且分辨率可 得到改善。
[0084] 图5是用于示出成像透镜系统的像差的示意图。这里，将主要描述球形像差。
[0085] 在图5中，透镜31对应于成像透镜系统。透镜31聚集的光通过光圈32到达传感 器芯片41的光接收表面。这里，没有设置双折射透明基板42。
[0086] 在图5中，光轴由通过透镜31的中心且达到传感器芯片41的光接收表面的中心 附近的直线表示。9 1表示经过透镜端部附近(光圈32附近)的光束的入射角。 表示在光轴附近的光束的入射角。^表示从经过透镜端部附近的光束到透镜31的厚度中 心上的光束的距离。1^表示从光轴周围的光束到透镜31的厚度中心上的光轴的距离。fQ 表示透镜31的焦距。
[0087] 由于经过透镜31中心的光轴周围的光束和在光圈附近经过透镜端部的光束之间 存在像差，焦点被偏移。经过透镜端部附近的光束的焦距短于光轴周围的光束。因此，当光 束聚焦在光轴周围时，经过透镜端部附近的光束的焦点被偏移并且产生像差。
[0088] 如图5所示，垂直于光接收表面的方向上的像差定义为垂直像差ΛΧι。相反，在平 行于光接收表面的方向上的像差定义为水平像差A yi。水平像差和垂直像差之间的关系由 下面的数字等式（1)表示。
[0089] [数字等式1]
[0090] Δ yj = Δ XjTan Θ j. . . (1)
[0091] 再者，存在等同于分辨率的模糊（Bokeh)量的参数。模糊量ε s由下面的数字等式 (2)表示。
[0092] [数字等式2]
[0093] ε s = l/4Ayi. . . (2)
[0094] 另外，垂直像差由下面的数字等式（3)表示。
[0095] [数字等式3]
[0096] Δ Xj = r^Tan Θ 3-r〇/ran Θ j. . . (3)
[0097] 图6是示出其上设置有双折射透明基板42的成像透镜系统的像差变化的示意图。 如图6所示，双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上。图7是图6中传 感器芯片41和双折射透明基板42的放大图。如上所述，在双折射透明基板42中，高折射 率\的方向调整为垂直于光接收表面，低折射率η。的方向调整为平行于光接收表面。
[0098] 在图6和7中，光轴由经过透镜31的中心且达到传感器芯片41的光接收表面的 中心附近的直线表示。9 1表示经过透镜端部附近(光圈32)的光束的入射角。 表示在光轴附近的光束的入射角。^表示从经过透镜端部附近的光束到透镜31的厚度中 心上的光束的距离。^表示从光轴周围的光束到透镜31的厚度中心上的光轴的距离。
[0099] 再者，在图6和7中，fQ表示透镜31的焦距，表示在设置双折射透明基板42时 透镜31的焦距。d表示双折射透明基板42的厚度。Θ 2表示经过透镜端部附近的光束在双 折射透明基板42内的入射角，θ4表示光轴附近的光束在双折射透明基板42内的入射角。
[0100] 当图6和7中的水平像差和垂直像差表不为Δ χ2和Δ y2时，水平像差和垂直像差 之间的关系由下面的数字等式（4)表示。
[0101] [数字等式4]
[0102] Δ y2 = Δ x2*Tan θ 2· · · (4)
[0103] 焦距由下面的数字等式（5 )表示。
[0104] [数字等式5]
[0105] fj = (r^d^Tan Θ 4)/Tan Θ 3+d. . . (5)
[0106] 这里，如果没有粘合双折射透明基板42,那么从双折射透明基板42的最外表面 (图6和7中的上表面)到经过透镜端部附近的光束的焦点（图6和7中的点线)的距离定义 为z。距离z由下面的数字等式6表示。
[0107] [数字等式6]
[0108] Z = d- { Δ Xj+ (f!-f〇)}. . . (6)
[0109] 接下来，当粘附双折射透明基板42时，从双折射透明基板42的最外表面到经过透 镜端部附近的光束的距离定义为Z'，并且z和z'之差定义为Λ Z。在此情况下，差值Λ z 由下面的数字等式7表示。
[0110] [数字等式7]
[0111] Δ z = z*Tan Θ 丄/Tan θ 2-ζ· · · (7)
[0112] 在此情况下，垂直像差Λ χ2由下面的数字等式（8)表示。
[0113] [数字等式8]
[0114] Δ χ2 = Δ Xj+ (fi-fg) - Δ z. . . (8)
[0115] 另外，应用斯涅尔（Sne 11)定理获得数字等式（9 )和（10 )。
[0116] [数字等式9]
[0117] Sin Θ 3 = n*Sin θ 4· · · (9)
[0118] [数字等式10]
[0119] Sin Θ fr^Sin θ 2· · · (1〇)
[0120] 等式（9)和（10)中的η表示双折射透明基板42的折射率。
[0121] 如上所述，双折射透明基板42具有双折射性，并且在垂直方向上具有高折射率ne。 在此情况下，如图8所示，经过透镜端部附近的光束的p波偏振光(在平行于入射表面的方 向上的偏振光）的垂直分量受折射率n e的影响根据斯涅尔定理而折射较大。相反，p波偏 振光的水平分量受折射率η。的影响而折射。结果，与没有双折射透镜基板相比，p波偏振光 的垂直分量和水平分量的合成波以折射较大的光束传播。
[0122] 图9是图8所示的由点线环绕的部分双折射透明基板42的放大图。
[0123] 图10是示出入射表面和偏振方向之间关系的示意图。如图10所示，在平行于入 射表面的方向上的偏振光称为Ρ波偏振光，在垂直于入射表面的方向上的偏振光称为S波 偏振光。
[0124] 图9不出了 ρ波偏振光受折射率ne的影响而折射的垂直分量和ρ波偏振光受折 射率η。的影响而折射的水平分量的合成波。如图9所示，与没有双折射透明基板相比，合 成波以折射较大的光束传播。
[0125] 换言之，因为双折射透明基板42具有双折射性，所以光束的入射角越靠近90度， 光束折射越大；光束的入射角越靠近零度，光束折射越小。例如，9 2和04之差变为小于图 7中的03和之差。
[0126] 结果，与光束通过没有双折射透明基板的情况相比，当经过透镜端部的光束通过 双折射透明基板42时，焦距变长，因此减小了像差。在图8中，通过双折射透明基板42的 光束由实线绘制，通过没有双折射透明基板的光束由点线绘制。没有双折射透明基板在垂 直和水平方向上具有折射率η。。
[0127] 参见图8和9,详细描述ρ波偏振光的光束的折射。这是因为在经过成像透镜系统 的光束中，Ρ波偏振光占主要。换言之，Ρ波偏振光的反射率的入射角依赖性与s波偏振光 的不同。
[0128] 经过透镜31端部附近的光斜入射在透镜表面上。s波偏振光(在垂直于入射表面 的方向上的偏振光）随着入射角增加具有较高的反射率。Ρ波偏振光随着入射角增加具有 较低的反射率，低至布鲁斯特（Brewster)角。结果，透射率增加。
[0129] 图11是不出ρ波偏振光和s波偏振光的光反射率的入射角依赖性的图表。在图 11中，水平轴表不入射角，垂直轴表不反射率。图11不出了 P波偏振光和s波偏振光的反 射率上的变化。如图11所示，P波偏振光随着入射角的增加具有低至布鲁斯特角的反射率。 相反，s波偏振光随着入射角的增加具有较高的反射率。
[0130] 参见图6,成像透镜系统仅由透镜31构成。实际上，成像透镜系统通常由很多透镜 构成。当光束通过成像透镜系统的很多透镜时，s波偏振光通过反复产生反射损耗而变弱， 但是P波偏振光具有大的光透过率。P波偏振光变为主要，并且达到传感器芯片41的光接 收表面。
[0131] 因此，对于具有大的入射角且经过透镜端部的每一束光，应考虑到光束的P波偏 振光的折射。
[0132] 上述的双折射效果通过照相机的F值改变。透镜的数值孔径（NA)可由NA=Sin Θ i 表示。此外，NA=1/ (2*F值)。因此，入射角根据F值变化。
[0133] 图12是示出双折射性效果的图表。在图12中，水平轴表示基板的厚度，垂直轴表 示模糊量。透明基板采用具有双折射性和无双折射性的材料形成。模糊量根据基板的厚度 测量。
[0134] 由具有双折射性的材料形成的透明基板(假设为石英基板)具有1. 55325的折射率 ne和1. 54425的折射率η。。由无双折射性的材料形成的透明基板(假设为Si02多晶基板或 非晶基板)具有折射率η。。透镜的垂直像差Λ Χ为0. lmm，F值为2. 8,并且透镜在空气中的 焦距fQ为12. 5mm。
[0135] 如图12所示，透明基板(具有双折射性)的模糊量低于透明基板(无双折射性)。因 此，可得出的结论是透明基板的双折射性降低了分辨力，因此改善了分辨率。
[0136] 图13是示出双折射性效果的另一个图表。在图13中，与图12类似，水平轴表示基 板的厚度，垂直轴表示模糊量。透明基板采用具有双折射性和无双折射性的材料形成。根 据基板的厚度测量模糊量。
[0137] 在图13中由具有双折射性的材料形成的透明基板(假设为Ti02基板)具有2. 95的 折射率I以及2. 65的折射率η。。由无双折射性的材料形成的透明基板具有折射率η。。透 镜的垂直像差ΛΧ为0. 1mm，F值为2. 8,并且透镜在空气中的焦距&为12. 5mm。
[0138] 如图13所不，透明基板(具有双折射性）的|旲糊量进一步减少。
[0139] 图14是示出双折射性效果的再一个图表。在图14中，与图12类似，水平轴表示基 板的厚度，垂直轴表示模糊量。透明基板采用具有双折射性和无双折射性的材料形成。模 糊量根据基板的厚度测量。
[0140] 图14中由具有双折射性的材料形成的透明基板假设为石英基板、Ti02基板或方解 石基板。由无双折射性的材料形成的透明基板假设为Si0 2多晶基板或非晶基板。方解石 基板具有1. 6634的折射率ne和1. 4887的折射率η。。
[0141] 透明石英基板的折射率比ne/n。为1. 0058。透明Ti02基板的折射率比ne/n。为 1. 1132。透明方解石基板的折射率比ne/n。为1. 1735。如图14所示，方解石基板的模糊量 显著减少。因此，可得出的结论是，由于透明基板的双折射性，折射率比ny n。越大，分辨力 越小，且分辨率改善越大。
[0142] 出于实际目的，在照相机等中采用透明基板时，通过双折射性提供上述效果的透 明基板的材料期望具有1. 1或更大的折射率比ηε/η。。
[0143] 再者，某些高分子有机材料(聚合物）或低分子有机材料具有双折射性。图4所示 的双折射透明基板42可由高分子有机材料或低分子有机材料构造。图15是用于示出聚合 物的双折射性表达机理的示意图。
[0144] 聚合物包括串状纳米尺寸分子。在完全无规则状态(非晶状态）下，聚合物分子弯 曲成线圈状。非晶状态下的聚合物分子没有方向性，并且因此对于光变为完全均匀的介质。
[0145] 当应用熔化挤出法或拉伸法于非晶状态下的聚合物分子时，定向了聚合物分子。 在定向状态下，对定向方向（图15中的水平方向）上偏振的直线偏振光的折射率^与对垂 直于定向方向的方向（图15中的垂直方向）上偏振的直线偏振光的折射率n v不同。
[0146] 因此，其中折射率根据偏振表面而不同的双折射的大小由Λη (=np-nv)表示。当 Λη为正值时，称为正双折射。当Λη为负值时，称为负双折射。聚合物类型决定了极性，即 双折射的正值或负值。
[0147] 已经知晓苯乙烯或ΡΜΜΑ聚合物的Λ η易于变为负值。
[0148] 与高分子材料类似，即使在低分子材料中也通过改善定向表达双折射。
[0149] 因此，当双折射透明基板42由高分子有机材料或低分子有机材料形成时，如果 Λη是正值，则该分子可布置在垂直于透明基板的方向上，或者如果Λη是负值，该分子可 布置在平行于透明基板的方向上。通过以这样的方式布置分子，由高分子或低分子有机材 料组成的透明基板将具有在垂直方向上具有高折射率的双折射。
[0150] 上述双折射透明基板42由于材料的物理特性具有双折射性。然而，即使材料没有 双折射性，双折射性也可通过在透明基板中引入特定的结构而产生。例如，在采用包括具有 不同相对介电常数的材料的电介质多层结构时，即使材料没有双折射性，也可形成具有双 折射性的透明基板。
[0151] 图16是采用具有相对介电常数ει和相对介电常数ε2的材料的电介质多层结构 的示意图。在图16中，在垂直方向上较长的矩形中，白色矩形表示具有介电常数 ει的材 料，其余矩形，即阴影线矩形表示具有介电常数ε2的材料。在图16所示的该实施例中，以 垂直方向上较长的矩形示意的具有相对介电常数^和相对介电常数8 2的材料均设置为 平行于光入射方向，并且两种材料交替地布置在水平方向上，因此形成电介质多层结构。
[0152] 如图16所示具有相对介电常数ε i和相对介电常数ε 2的材料例如可形成方柱形 状、圆柱形状或其它形状。
[0153] 在图16中，光从顶部入射到底部。图16中左右方向上的偏振光表示为"Α"。图16 中深度方向上的偏振光表示为"Β"。平均相对介电常数^和ε 2由下面的数字等式（11) 和（12)表不：
[0154] [数字等式11]
[0155] ε A = fX ε ^(1-f) X ε 2____(11)
[0156] [数字等式12] 1 _ f , 1-f
[0157] ~~Z~ 一 ~~Z I Z εΒ ε1 ε2 .... (12)
[0158] 在数字等式（11)和（12)中，f表示具有相对介电常数ε i的材料的体积占有率。
[0159] 光的折射率是相对介电常数的平方根。因此，具有f=0. 5的电介质多层结构采用 折射率为1. 4 ( ε 1=1· 96)和折射率为2. 0 ( ε 2=4· 0)的材料，ε Α=2· 98且ε Β=2· 63。在此 情况下，图16中在左右方向上的偏振光Α具有1. 73的折射率^，并且在深度方向上的偏振 光B具有1. 26的折射率nB，因此提供双折射的效果。
[0160] 空气可用作具有低折射率的材料(具有相对介电常数ε i的材料)。在此情况下，折 射率之差较大，是有效的。
[0161] 图16所不的实施例基于光平行于构成电介质多层结构的材料的垂直方向入射的 前提。例如如图17所示，即使在光斜入射时，电介质多层结构也可提供双折射效果。
[0162] 在图17中，在垂直方向上较长的白色矩形表示具有介电常数ει的材料，并且其 余矩形，即阴影线矩形表示具有介电常数ε 2的材料。在图17中，与图16类似，以垂直方 向上较长的矩形示出的具有相对介电常数^和相对介电常数82的材料设置为平行于光 入射方向，并且两种材料交替地布置在水平方向上，因此形成电介质多层结构。
[0163] 与图16不同，图17中的光从右上方斜入射到左下方。图17中左下和右上方向上 的偏振光表不为"Α"。图17中深度方向上的偏振光表不为"Β"。
[0164] 尽管图17中光Α和Β的折射率之间的大小关系（ηΑ>ηΒ)与图16中的相反，但是电 介质多层结构可提供双折射效果。
[0165] 如上面参考图17所描述，即使在光斜入射时，电介质多层结构也可提供双折射效 果。这样，可采用各种结构。
[0166] 图18AU8B和18C示出了电介质多层结构的示例。图18Α和18Β是电介质多层结 构的俯视图。图18C是沿着图18Α的Α-Α'线或图18Β的Β-Β'线剖取的截面图，白色部分 表示具有介电常数^的材料，阴影线部分表示具有介电常数8 2的材料。
[0167] 图18Α是电介质多层结构的前视图，其中具有介电常数ε2的材料布置成网格(方 形）形状。具有介电常数h的材料可布置成格子形状。这里，布置的示例为格子形状，但 是可为六边形或八边形。
[0168] 图18B是电介质多层结构的前视图，其中具有介电常数ε2的材料(或者具有介电 常数h的材料）布置成格子形状。这里，布置的示例为格子形状，但是可为圆形。
[0169] 图18C是图18A或图18B的截面图，其中具有介电常数ε2的材料和具有介电常 数εi的材料交替地布置在水平方向上。
[0170] 为了在图18A至18C所示的电介质多层结构中提供双折射，结构图案应与波长具 有相同的尺寸或者小于波长。例如，在可见光的范围上，结构图案应具有500nm或更小的宽 度。换言之，在电介质多层结构中，具有相同特定介电常数的段区应为500nm或更小。另外， 周期图案是期望的，因为在电介质多层结构的平面内未产生分布。
[0171] 在应用于本发明成像传感器40中的双折射透明基板42可由图16至18所示的上 述电介质多层结构形成。
[0172] 如至此所述，通过采用双折射透明基板42,改善了成像透镜系统的球形像差，因此 提供了小像素尺寸和分辨率改善。再者，改善了成像透镜系统的色差，因此提供了小像素尺 寸和分辨率改善。
[0173] 图19是示出根据本发明另一个实施例的固态成像装置(成像传感器）的透视图。 图19所示的成像传感器40的结构为在传感器芯片41的光接收表面上设置有具有折射率 色散的透明基板43。
[0174] 这里，折射率色散表示对应于透过元件的光束方向而具有不同折射率的特性。
[0175] 图20是成像透镜系统的色差的示意图。
[0176] 在图20中，透镜31对应于成像透镜系统。透镜31聚集的光通过光圈32到达传 感器芯片41的光接收表面。这里，没有设置具有折射率色散的透明基板43。
[0177] 在图20中，光轴由经过透镜31的中心且到达传感器芯片41的光接收表面中心附 近的直线表示。
[0178] 色差是在透镜31的材料具有色散特性时发生的现象。由于具有短波长的光具有 高折射率，透镜31的焦距f s变短。相反，由于具有长波长的光具有低折射率，透镜31的焦 距4变长。这样，产生了色差。
[0179] 图21是用于示出通过设置具有折射率色散的透明基板43使成像透镜系统的色差 变化的示意图。如图21所示，具有折射率色散的透明基板43设置在传感器芯片41的光接 收表面上。
[0180] 具有折射率色散的透明基板43构造为主要折射具有短波长的光而轻微折射具有 长波长的光。在图21中，由于设置具有折射率色散的透明基板43,具有短波长的光的焦距 fs继续变长，但是具有长波长的光的焦距4略微变长。因此，垂直像差和水平像差均近似 为零,改善了色差。
[0181] 这样，通过设置具有折射率色散的透明基板43,改善了色差，因此提供了小像素尺 寸和分辨率改善。
[0182] 图22是示出色差和阿贝数之间关系的图，阿贝数（Abbe number)是示出具有折射 率色散的透明基板43的材料的色散特性的系数。在图22中，水平轴表示具有折射率色散 的透明基板43的阿贝数，垂直轴表示传感器芯片41的光接收表面上的色差(水平像差)，并 且示出了对应于阿贝数的色差上的变化。这里，透镜31在空气中的焦距为15mm，并且具有 折射率色散的透明基板43的厚度为10mm。
[0183] 阿贝数vd由数字等式（13)表示。
[0184] [数字等式13]
[0185] - nF -nc …（13)
[0186] 阿贝数由光谱上特定用于各元件的黑线的波长决定，其称为夫琅禾费 (Fraunhofer)线。
[0187] 在数字等式（13)中，1^、％和11。分别表示在波长为587. 56nm (元素 He)、486. 13nm (元素 Η)和656. 27nm (元素 Η)上的折射率。根据数字等式（13)，阿贝数vd越小，折射率 的色散特性越大。
[0188] 如图22所示，可发现阿贝数越小，色差越小。尤其是，当阿贝数为40或更小时，色 差显著减小。
[0189] 像差可通过简单地采用具有色散特性的透明基板而减小（阿贝数vd是小的)。如 果将具有色散特性的透明基板与双折射基板结合使用，则像差可进一步减小，因此显著改 善分辨率。
[0190] 这样，通过采用具有40或更小的阿贝数的材料形成具有折射率色散的透明基板 43,可显著改善色差。
[0191] 作为具有折射率色散的透明基板43的材料，可采用诸如PC、PS、AS树脂和MS树脂 的有机材料或诸如玻璃基材料和氧化物的无机材料，其中氧化物例如为Ti〇 2。
[0192] 具有折射率色散的透明基板43和双折射透明基板42二者可结合使用。这样，改 善了色差以及球形像差，因此提供了较小的像素尺寸和分辨率改善。
[0193] 接下来，将描述上面参考图4描述的成像传感器40的制造方法。首先，通过采用 具有双折射性的无机材料形成双折射透明基板42描述成像传感器40的制造方法。
[0194] 在传感器芯片41的光接收表面的正上方、且在成像透镜系统和成像传感器40的 传感器芯片41之间的一部分间隔处设置由具有双折射性且折射率（η>1)高于空气(折射率 为1)的材料构成的双折射透明基板42。
[0195] 当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，具有高折射率ne 的方向调整为垂直于光接收表面，并且具有低折射率η。的方向调整为平行于光接收表面。
[0196] 从双折射透明基板42的表面到成像透镜系统(透镜31)留有空间并具有光圈32。
[0197] 双折射透明基板42采用对要接收和检测的波段内的光具有高透过率的材料，期 望是透明的材料。
[0198] 作为双折射透明基板42的材料，采用诸如石英的氧化物（Si02)、Ti0 2、方解石 (CaC03)或铌酸锂的无机材料。当Ti02用在上述无机材料当中时，由于折射率的色散特性， 阿贝数为8. 3 (〈40)，因此同时降低了色差。通过采用Ti02形成双折射透明基板42,显著 改善了分辨率。
[0199] 双折射透明基板42具有1mm或更大的厚度，期望是3mm。如参考图12至14所描 述，这允许减少模糊量，降低分辨力，并且改善分辨率。
[0200] 当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，可使用树脂型粘 合剂将双折射透明基板42粘合到传感器芯片41的光接收表面，或者可使用退火，例如激光 退火，来增加双折射透明基板42和传感器芯片41的光接收表面之间的粘合力以将它们粘 合。
[0201] 这样，制造了成像传感器40。
[0202] 接下来，通过采用具有双折射性的有机材料形成双折射透明基板42描述上面参 考图4描述的成像传感器40的制造方法。
[0203] 在传感器芯片41的光接收表面的正上方、且在成像透镜系统和成像传感器40的 传感器芯片41之间的一部分间隔处设置由具有双折射性且折射率（η>1)高于空气(折射率 为1)的材料构成的双折射透明基板42。
[0204] 当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，具有高折射率ne 的方向调整为垂直于光接收表面，并且具有低折射率η。的方向调整为平行于光接收表面。
[0205] 从双折射透明基板42的表面到成像透镜系统(透镜31)留有空间并具有光圈32。
[0206] 双折射透明基板42采用对要接收和检测的波段内的光具有高透过率的材料，期 望是透明的材料。
[0207] 作为双折射透明基板42的材料，采用有机材料，例如，聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、 聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-苯乙烯（AS树脂）和聚甲基丙烯酸类苯乙烯 (MS树脂)。
[0208] 双折射透明基板42具有1mm或更大的厚度，期望是3mm。如参考图12至14所描 述，这允许减少模糊量，降低分辨力，并且改善分辨率。
[0209] 当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，可使用树脂型粘 合剂将双折射透明基板42粘合到传感器芯片41的光接收表面，或者可使用退火，例如激光 退火，来增加双折射透明基板42和传感器芯片41的光接收表面之间的粘合力以将它们粘 合。
[0210] 在形成双折射透明基板42时，熔化挤出法或拉伸法可用于提高分子的定向，因此 改善双折射性。因此，可采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)或聚碳酸酯树脂（PC)的双折射。
[0211] 由于PMMA、PS、AS树脂或MS树脂的Λ η容易变为负值，所以分子的定向期望平行 于双折射透明基板42。换言之，双折射透明基板42可通过熔化挤出法或拉伸法制造，以使 应力施加到平行于双折射透明基板42的方向。
[0212] PC具有30 (〈40)的阿贝数，PS具有31 (〈40)的阿贝数，AS树脂具有35 (〈40) 的阿贝数，并且MS树脂具有35 (〈40)的阿贝数。这些材料可用于改善色差。因此，双折射 透明基板42通过采用PC、PS、AS树脂或MS树脂形成，因此显著改善分辨率。
[0213] 这样，制造了成像传感器40。
[0214] 接下来，描述通过采用电介质多层结构形成双折射透明基板42制造上面参考图4 描述的成像传感器40的方法。
[0215] 在传感器芯片41的光接收表面的正上方、且在成像透镜系统和成像传感器40的 传感器芯片41之间的一部分间隔处设置由具有双折射性且折射率（η>1)高于空气(折射率 为1)的材料构成的双折射透明基板42。
[0216] 当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，具有高折射率ne 的方向调整为垂直于光接收表面，并且具有低折射率η。的方向调整为平行于光接收表面。
[0217] 从双折射透明基板42的表面到成像透镜系统(透镜31)留有空间并具有光圈32。
[0218] 双折射透明基板42采用对要接收和检测的波段内的光具有高透过率的材料，期 望是透明的材料。
[0219] 双折射透明基板42通过采用如上参考图16描述的电介质多层结构形成。换言 之，具有相对介电常数^的材料(低折射率材料）和具有相对介电常数ε 2的材料(高折射 率材料）交替地布置，因此形成电介质多层结构。
[0220] 当双折射透明基板42设置在传感器芯片41的光接收表面上时，可使用树脂型粘 合剂将双折射透明基板42粘合到传感器芯片41的光接收表面，或者可使用退火，例如激光 退火，来增加双折射透明基板42和传感器芯片41的光接收表面之间的粘合力以将它们粘 合。
[0221] 图23示出了采用电介质多层结构形成双折射透明基板的制造工艺。作为低折射 率材料(具有相对介电常数h的材料)，这里采用空气。
[0222] 首先，如图23A所示，抗蚀剂42a施加在双折射透明基板42的主体材料(高折射率 材料）之上。
[0223] 抗蚀剂42a采用抗蚀剂掩模局部曝光且显影以形成所期望的抗蚀剂图案。这样， 抗蚀剂42a局部去除，且形成梳齿状抗蚀剂图案。
[0224] 为了发现掩模的宽度对于可见光的双折射性，期望该宽度小于波长量级（500nm 或更小)，但是没有特别规定，只要宽度小于波长尺寸。因此，在如图22B所示的抗蚀剂图案 中，例如，抗蚀剂掩模应制造为使抗蚀剂的凸起部分之间的每个间隔为500nm或更小。
[0225] 尽管这里采用曝光光刻,但是可采用电子束光刻图案化等。
[0226] 接下来，局部蚀刻图23B所示的抗蚀剂图案以形成电介质多层结构。蚀刻可为诸 如RIE的干蚀刻或诸如湿蚀刻的化学蚀刻。
[0227] 这样，形成了如图23C所示的采用电介质多层结构的双折射透明基板42。在图23C 中，通过蚀刻去除高折射率材料使空气存在于白色部分处。可替代地,低折射率材料可埋设 在白色部分中。
[0228] 可替代地，采用电介质多层结构的双折射透明基板42可采用模子形成。
[0229] 图24示出了采用电介质多层结构形成双折射透明基板42的另一个制造工艺。作 为低折射率材料(具有相对介电常数ε i的材料)，这里采用空气。
[0230] 首先，如图24A所示，制备用于模制主体材料(高折射率材料)的模子。图24A示出 了模制前的双折射透明基板42,即由高折射率材料形成的板状透明基板，以及梳齿状模子 101。模子101不一定由金属形成，而是可由诸如娃的半导体形成。
[0231] 接下来，如图24B所示，由高折射率材料形成的透明基板采用模子101模制。在此 情况下，加热模子101以挤压由高折射率材料形成的透明基板(模制前的双折射透明基板 42)。
[0232] 然后，模子101被冷却且与由高折射率材料形成的透明基板分离。因此，如图24C 所示，由高折射率材料形成的透明基板模制为具有梳齿形状以提供双折射透明基板42。
[0233] 当采用电介质多层结构的双折射透明基板42用模子形成时，一旦制造了模子 101，则可在挤压工序中形成具有相同形状的大量结构化基板。因此，适合于低成本的批量 制造。
[0234] 双折射透明基板42具有1mm或更大的厚度，期望为3mm。如上面参考图12至14 所描述，这允许减少模糊量，降低分辨力，并且改善分辨率。
[0235] 这样，制造了成像传感器40。
[0236] 接下来，将描述上面参考图19所描述的成像传感器40的制造方法。
[0237] 在传感器芯片41的光接收表面的正上方、且在成像透镜系统和成像传感器40的 传感器芯片41之间的一部分间隔处设置具有双折射性且折射率（η>1)高于空气(折射率为 1)的、且具有折射率色散的透明基板43。
[0238] 从具有折射率色散的透明基板43的表面到成像透镜系统(透镜31)留有空间并具 有光圈32。
[0239] 具有折射率色散的透明基板43采用对要接收和检测的波段内的光具有高透过率 的材料，期望是透明的材料。
[0240] 作为具有折射率色散的透明基板43的材料，可采用诸如PC、PS、AS树脂和MS树脂 的材料。再者，可采用玻璃基基板和诸如11〇 2的氧化物。由于这些材料具有双折射性，除 了色差外可改善球形像差。
[0241] 具有折射率色散的透明基板43的材料具有1mm或更大的厚度，期望为3mm。如上 面参考图12至14所描述，这允许减少模糊量，降低分辨力，并且改善分辨率。
[0242] 当具有折射率色散的透明基板43的材料设置在传感器芯片41的光接收表面上 时，可使用树脂型粘合剂将具有折射率色散的透明基板43粘合到传感器芯片41的光接收 表面，或者可使用退火，例如激光退火，来增加具有折射率色散的透明基板43和传感器芯 片41的光接收表面之间的粘合力以将它们粘合。
[0243] 所期望的是，具有折射率色散的透明基板43的材料具有40或更低的阿贝数。
[0244] 具有40或更小阿贝数v d的玻璃基材料的示例包括如下：S_BAH28 ( v d=38)、 S---ΜΙ ( vd=36)、S-HM2 ( vd=36)、S-HM5 ( vd=38)、S-HM8 ( vd=39)、S-TIM22 ( vd=34)、 S-TIM25 ( vd=32)、 S-TIM27 ( vd=34)、 S-TIM28 ( vd=31)、 S-TIM35 ( vd=30)、 S-TIM39 (vd=33)、S-TIH4 ( vd=28)、S-TIH6 ( vd=25)、S-TIH10 ( vd=29)、S-TIH11 ( vd=26)、 S-TIH13 ( vd=28)、 S-TIH14 ( vd=27)、 S-TIH18 ( vd=29)、 S-TIH23 ( vd=26)、 S-TIH53 (vd=24)、S-LAM66 ( vd=35)、S-LAH60 ( vd=37)、S-LAH63 ( vd=40)、S-FTM16 ( vd=35)、 S-NPH1 ( vd=23)、BAH32 ( vd=39)、PBM3 ( vd=37)、PBHl ( vd=30)、PBH3 ( vd=28)、PBH71 (vd=21)、LAM7 ( vd=35)、LAH78 ( vd=32)、BPH5 ( vd=40)、BPH8 ( vd=35)、PBMl ( vd=36)、 PBM2 ( v d=36)、PBM4 ( v d=36)、BM5 ( v d=38)、PBM6 ( v d=35)、PBM8 ( v d=39)、PBM9 ( v d=38)、 PBM22 ( vd=34)、PBM25 ( vd=32)、PBM27 ( vd=35)、PBM28 ( vd=31)、PBM35 ( vd=30)、PBM39 (vd=33)、HMll ( vd=36)、PBH4 ( vd=28)、PBH6 ( vd=25)、PBH10 ( vd=28)、PBHll ( vd=26)、 PBH13 ( vd=28)、PBH14 ( vd=27)、PBH21 ( vd=21)、PBH23 ( vd=26)、PBH25 ( vd=27)、 PBH53 ( vd=24)、PBH72 ( vd=21)、TPH55 ( vd=25)、TIH53 ( vd=24)、BAM21 ( vd=39)、BAH22 (vd=36)、BAH28 ( vd=38)、BAH30 ( vd=39)、BAH78 ( vd=38)、LAH71 ( vd=32)、S-LAH75 (vd=35)、BPH40 ( vd=38)、BPH45 ( vd=34)、BPH50 ( vd=32)。
[0245] 这样，制造了成像传感器40。
[0246] 图25是示出作为根据本发明的电子设备的照相机装置的构造示例的模块图。
[0247] 图25所示的照相机装置600包括具有一组透镜的光学单元601、应用上述像素的 构造的固态成像装置(成像装置）602以及作为相机信号处理电路的DPS电路603。照相机 装置600还包括帧存储器604、显示器605、记录单元606、操作单元607和电源608。DSP电 路603、帧存储器604、显示器605、记录单元606、操作单元607和电源608通过总线609互 连。
[0248] 光学单元601从物体取得入射光(成像光)，并且在固态成像装置602的成像区域 上形成图像。固态成像装置602将通过光学单元601成像在成像区域上的入射光量转换成 每个像素的电信号且输出电信号作为像素信号。作为固态成像装置602,可采用根据上述实 施例的固态成像装置。
[0249] 显示器605是平面型显示装置，例如，液晶面板、有机EL (电致发光）面板等，并且 显示由固态成像装置602捕获的运动图像或静态图像。记录单元606记录由固态成像装置 602捕获的运动图像或静态图像到记录介质，例如，录像带、DVD (数字化多功能光盘）等。
[0250] 操作单元607通过使用者的操作发出照相机装置600所属的各种功能的操作指 令。电源608根据需要给DSP电路603、帧存储器604、显示器605、记录单元606和操作单 元607提供用于操作的电源。
[0251] 本发明不仅可应用于成像传感器以检测入射的可见光量的分布且捕获图像，而且 可应用于通常的成像传感器(物理量分布检测设备)，包括用于捕获红外线、X射线或粒子等 入射量分布的成像传感器，以及广义上的指纹检测传感器，其检测诸如压力和电容的其它 物理量分布且捕获图像。
[0252] 上面描述过程的连续性不仅包括时序上沿着这里描述的顺序执行，而且包括在时 序上并列或不必要分开执行的程序。
[0253] 本发明的实施例不限于上面描述的实施例，而是在不脱离本发明范围的情况下可 进行各种变化和修改。
[0254] 本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求或其等同方案的范围内，根据 设计需要和其他因素，可以进行各种修改、组合、部分组合和替换。
[0255] 本发明可以具有下面的构造。
[0256] ( 1) 一种固态成像装置，包括：
[0257] 由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上 的高折射率和在平行于该光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板设置在该光接收表 面上。
[0258] (2)根据上面（1)的固态成像装置，其中
[0259] 该折射材料的该高折射率ne和该低折射率η。的折射率比ne/n。为1. 1或更大。
[0260] (3)根据上面（1)或（2)的固态成像装置，其中
[0261] 该折射材料是无机材料。
[0262] (4)根据上面（3)的固态成像装置，其中
[0263] 该无机材料是石英、Ti02、方解石或铌酸锂。
[0264] ( 5 )根据上面（1)的固态成像装置，其中
[0265] 该折射材料是有机材料。
[0266] (6)根据上面（5)的固态成像装置，其中
[0267] 该有机材料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙 烯腈-苯乙烯（AS树脂）或聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)。
[0268] (7)根据上面（1)或（2)的固态成像装置，其中
[0269] 该折射材料具有电介质多层结构，该电介质多层结构中结合了具有不同相对介电 常数的材料。
[0270] (8)根据上面（7)的固态成像装置，其中
[0271] 通过结合该具有不同相对介电常数的材料来设置该电介质多层结构，以使具有相 同相对介电常数的每个材料区域为500nm或更小。
[0272] (9)根据上面（8)的固态成像装置，其中
[0273] 通过将该具有相同相对介电常数的材料布置成格子形、六边形、八边形或柱形来 形成该电介质多层结构。
[0274] (10)根据上面（1)至（9)任何一项的固态成像装置，其中
[0275] 该双折射材料具有折射率色散，以使该折射率对于具有短波长的光是高的而对于 具有长波长的光是低的。
[0276] (11)根据上面（10)的固态成像装置，其中
[0277] 折射材料具有40或更小的阿贝数。
[0278] (12)-种电子设备，包括由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂 直于光接收表面的方向上的高折射率和在平行于该光接收表面的方向上的低折射率，该透 明基板设置在该光接收表面上。
[0279] (13)-种固态成像装置，包括透明基板，该透明基板由具有折射率色散的材料形 成，以使该折射率对于具有短波长的光是高的而对于具有长波长的光是低的，并且该透明 基板设置在该光接收表面上。
[0280] (14)根据上面（13)的固态成像装置，其中
[0281] 具有折射率色散的材料具有40或更小的阿贝数。
[0282] ( 15)根据上面（14)的固态成像装置，其中
[0283] 该具有折射率色散的材料是聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-苯乙烯 (AS树脂)、聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)、玻璃基材料或Ti0 2。
[0284] ( 16) -种电子设备，包括固态成像装置，该固态成像装置包括透明基板，该透明基 板由具有折射率色散的材料形成，以使该折射率对于具有短波长的光是高的而对于具有长 波长的光是低的，该透明基板设置在该光接收表面上。
[0285] 根据本发明的第三和第四实施例，在光接收表面上设置由具有折射率色散的材料 形成的透明基板，以使该折射率对于具有短波长的光是高的并且对于具有长波长的光是低 的。
【权利要求】
1. 一种固态成像装置，包括： 由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光接收表面的方向上的 高折射率和在平行于该光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板设置在该光接收表面 上。
2. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中 该双折射材料的该高折射率和该低折射率η。的折射率比nyn。为1. 1或更大。
3. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中 该双折射材料是无机材料。
4. 根据权利要求3所述的固态成像装置，其中 该无机材料是石英、Ti02、方解石或铌酸锂。
5. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中 该双折射材料是有机材料。
6. 根据权利要求5所述的固态成像装置，其中 该有机材料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯 腈-苯乙烯（AS树脂）或聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)。
7. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中 该双折射材料具有电介质多层结构，该电介质多层结构中结合了具有不同相对介电常 数的材料。
8. 根据权利要求7所述的固态成像装置，其中 通过结合该具有不同相对介电常数的材料来设置该电介质多层结构，以使具有相同相 对介电常数的每个材料区域为500nm或更小。
9. 根据权利要求8所述的固态成像装置，其中 通过将该具有相同相对介电常数的材料布置成格子形、六边形、八边形或柱形来形成 该电介质多层结构。
10. 根据权利要求1所述的固态成像装置，其中 该双折射材料具有折射率色散，以使该折射率对于具有短波长的光是高的而对于具有 长波长的光是低的。
11. 根据权利要求10所述的固态成像装置，其中 该双折射材料具有40或更小的阿贝数。
12. -种电子设备，包括由双折射材料形成的透明基板，该双折射材料具有在垂直于光 接收表面的方向上的高折射率和在平行于该光接收表面的方向上的低折射率，该透明基板 设置在该光接收表面上。
13. -种固态成像装置，包括透明基板，该透明基板由具有折射率色散的材料形成，以 使该折射率对于具有短波长的光是高的而对于具有长波长的光是低的，并且该透明基板设 置在该光接收表面上。
14. 根据权利要求13所述的固态成像装置，其中 该具有折射率色散的材料具有40或更小的阿贝数。
15. 根据权利要求14所述的固态成像装置，其中 该具有折射率色散的材料是聚碳酸酯树脂（PC)、聚苯乙烯（PS)、丙烯腈-苯乙烯（AS 树脂)、聚甲基丙烯酸类苯乙烯（MS树脂)、玻璃基材料或Ti02。
16. -种电子设备，包括固态成像装置，该固态成像装置包括透明基板，该透明基板由 具有折射率色散的材料形成，以使该折射率对于具有短波长的光是高的而对于具有长波长 的光是低的，该透明基板设置在该光接收表面上。
【文档编号】H01L27/146GK104103656SQ201410113531
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】户田淳 申请人:索尼公司