光电转换装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及颜色传感器等光电转换装置。
【背景技术】
[0002] 即使房间的照明的色溫不同，人的眼睛也不太感觉到颜色的变化，通常该特性被 称为颜色适应。例如，当从因色溫高而看起来发蓝的巧光灯照明的房间进入因色溫低而看 起来发黄的白识灯照明的房间时，房间的白色墙壁最初看起来发黄，但稍过一会，刚看起来 发黄的墙壁会变得看起来发白。人的视觉具有颜色适应运样的特性，因此，当房间的照明的 颜色不同时，即使电视机显示相同的图像，该图像看起来也会是不同的颜色。
[0003] 近年来，伴随着液晶电视机的高画质化，对W下功能的期望高涨起来:通过根据房 间的照明的种类来对图像的色感进行微调整，使得即使房间的照明的色溫变化，看起来也 是自然的图像。因此，对房间的色溫进行检测的颜色传感器在液晶电视机上的装载逐步发 展，使得能够对房间的色溫进行检测，W与眼睛的颜色适应对应的方式自动地控制图像的 色感。此外，在如智能手机和平板PC(计算机)等那样可移动的设备上装载的液晶屏幕的情 况下，周围的照明随着观看场所的不同而时刻变化，因此，像颜色传感器那样自动地检测色 溫的传感器变得更加重要。
[0004] 该颜色传感器构成为从环境光中分别感测可见光区域中的作为=原色的R(红 色）、G(绿色）、B(蓝色）的光谱下，将颜色传感器称为RGB传感器）。
[0005] 在该RGB传感器中，为了感测环境光，使用多个光电转换元件，作为该光电转换元 件的器件一般由光电二极管构成。该光电二极管本身不能识别颜色，仅能够检测光的强度 (光量）。因此，在将图像转换为电信号的情况下，为了识别颜色，在各光电二极管上覆盖彩 色滤光片，利用各光电二极管检测作为光的3原色的R(红色）、G(绿色）、B(蓝色）的光的光 量，由此，从光电二极管取得颜色信号。
[0006] W往，在RGB传感器中，为了将环境光分成R(红色）、G(绿色）、B(蓝色）的S原色的 光，使用通过由金属材料的吸收产生的遮光或光的干设来仅使特定波长透射或反射的彩色 滤光片的方法是通常的方法。
[0007] 另一方面，数字静物摄像机、视频摄像机等利用由二维固体摄像元件构成的光电 转换元件对被拍摄体进行拍摄而将被拍摄体图像化的二维固体摄像装置也逐渐增加。而 且，在作为目前主流的固体摄像元件的CCD(电荷禪合元件:Charge Coupled Device)摄像 元件、CMOS(互补型金属氧化膜半导体场效应晶体管，Complementary Metal Oxide Semiconductor)摄像元件的各像素上，也装载有R(红色）、G(绿色）、B(蓝色）的彩色滤光片 作为忍片上滤光片，为了除去运些彩色滤光片无法除去的红外光，在壳体上搭载有去红外 滤光片。
[0008] 但是，在上述W往的RGB传感器中，为了形成将RGB的S原色的光分开的彩色滤光 片，需要巧巾光掩模，运样需要巧巾光掩模成为在制造工序中使时间和成本增加的主要原因。
[0009] 为了减少运些时间和成本，提出了对金属薄膜实施纳米级的微细加工而形成周期 性结构来作为代替上述彩色滤光片的光波长选择性滤光片，利用使光入射该结构而被激发 的表面等离子体共振所引起的光的异常透射现象。
[0010] 关于该利用表面等离子体共振的波长选择性滤光片（W下记载为等离子体滤光 片），在专利文献1中有详细说明。作为使该异常透射现象发生的手段，有各种方法，例如，如 图9所示，有形成50~200nm左右的薄的金属膜501，在金属膜501W按每个透射波长决定的 周期图案化形成微细的孔阵列502、502、502、......而形成光学滤光片层500的方法。在光入 射该光学滤光片层500时透射的光谱波形在图10中示出。但是，表面等离子体共振因在某导 电材料膜与电介质膜的界面产生的表面等离子体与由入射光产生的消逝场光(evanescent field Ii曲t)的共振而产生，因此，为了高效率地产生表面等离子体共振，优选导电材料 膜、电介质膜为单一结构(材料、折射率等物性的均匀性、孔周期和形状的均匀性），优选电 介质膜为无分散的光学特性。上述导电材料膜是指，W单体为导体、在任意波段具有70% W 上的反射率且常溫为固体的金属元素构成的膜W及它们的合金或氧化物(参照非专利文献 Do
[0011] 例如，作为金属材料，使用选自侣、铜、银、金、氮化铁、氮化错、儀、钻或它们的合金 中的材料。
[0012] 特别地，侣W及侣与铜的合金具有：
[0013] (i)等离子体频率为紫外线波长，因此在比可见光长的波长区域产生共振现象，
[0014] (ii)因为是通常的半导体工艺中使用的材料，所W即使在工艺整合时也不需要特 殊的装置和材料，
[001引（iii)材料廉价，
[0016] (iv)制作工艺简单，能够一并形成与各个波长对应的光学滤光片等优点，被采用 的情况较多。
[0017] 此外，等离子体频率比上述金属低，可见光下为透明，因而在可见光~近红外线具 有等离子体频率的 WIT0(Sn: In2〇3)为代表的Iri2〇3类、AZ0(A1:化0)、GZ0(Ga:化0)、BZ0(B: ZnO)、WlZO(In = ZnO)为代表的化0类、IGZO类的金属氧化物透明导电材料，也用于表面等离 子体滤光片的材料。
[001引为了形成使用了上述运样的等离子体滤光片的RGB传感器，需要将W使R(红色）、G (绿色）、B(蓝色）的各色透射的方式设计的周期性结构彼此相邻地配置。
[0019] 根据非专利文献2,在使用Al作为金属材料W膜厚150nm形成的具有圆形孔阵列的 周期结构的滤光片的情况下，如图11所示，为了使B(蓝色、波长450nm)、G(绿色、波长 550皿)、R(红色、波长650皿)的光透射，需要使孔间周期a分别为260皿、340皿、420皿。此外， 透射的光的波长A与孔间周期(光栅常数)a具有图12所示的线性关系。其中，上述孔间周期a 根据金属材料及其周边的绝缘膜材料而变化。
[0020] 此外，伴随CC时暴像元件等的高像素数化，各像素尺寸变小，到相邻的像素为止的 距离也变小，如专利文献2所记载的那样，按照各区域将不同周期的滤光片分离地形成，W 使期望的波长的光透射。如果将运些滤光片重叠配置，则会产生多种波长的光透射而波长 选择性下降、某波长的透射率下降等的问题。
[0021 ]此外，即使将运些滤光片分离配置，如果不使其距离合适，也会产生W下问题。图 13中示出配置的一例进行说明。将使R(红色）、G(绿色）、B(蓝色）的不同的3波长的光透射的 等离子体滤光片102、103、101如图13所示配置。等离子体滤光片101中W均匀的孔间周期Pl 配置有各孔，同样地等离子体滤光片102中W均匀的孔间周期P2配置有各孔，等离子体滤光 片103中W均匀的孔间周期P3配置有各孔。
[0022] 运些等离子体滤光片101、102、103单独存在的情况下，仅为透射各色的光的孔间 周期，因此得到波长选择性良好的透射光谱波形。但是，如图13所示那样配置的情况下，在 等离子体滤光片101与等离子体滤光片102之间，构成等离子体滤光片101的孔与构成等离 子体滤光片102的孔的间隔a成为与上述周期P1、P2不同的周期a,与该周期a对应的波长的 光会稍微透射一些。等离子体滤光片102与等离子体滤光片103之间的孔的周期b也是同样 的。
[0023] 在专利文献3中提出了解决该技术问题的现有技术之一。该专利文献3中，尽可能 地使周期a与等离子体滤光片101的周期PU等离子体滤光片102的周期P2接近，使非有意地 透射的光的波长接近期望的波长。具体而言，将周期a规定为周期Pl、P2各自的0.75~1.25 倍（1.00±0.25)。
[0024] 现有技术文献 [00巧]专利文献
[00%] 专利文献1:日本特许第3008931号公报
[0027] 专利文献2:日本特开2007-187835号公报
[002引专利文献3:日本特开2010-170085号公报
[0029] 非专利文献
[0030] 非专利文献 1: Alexandra Boltasseva et al .，Sience，Vol. 331 ,No . 6015， pp.290-291(21 Januaiy 2011)
[0031] 非专利文献2:化oki Ikeda et al.，IEICE TRANSACTIONS on Electronics, Vol.E95-C No.2,pp.251-254(2012)
[0032] 非专利文献3:NATURE COMMUNICATIONS IDOI :10.1038/ncommsl058
【发明内容】
[0033] 发明要解决的技术问题
[0034] 可是，在专利文献3的情况下，例如存在如下问题:假定P2〉P1，P1和P2的尺寸被限 定在满足下述的(式1)所述的周期a的存在条件的范围。
[0035] (式1)P2X0.75< 周期 a<PlX1.25
[0036] 例如，相对于等离子体滤光片101的周期Pl，作为相邻的等离子体滤光片102的周 期，Pl的2倍不满足上述(式1)，因此不能设定。等离子体滤光片通过任意改变掩模图案，能 够同时在一个金属薄膜上形成包含RGBW外的波长的几种等离子体滤光片，运是一个很大 的优点，但如上述那样配置、即周期受到很大的制约，会使上述优点减半。
[0037] 因此，本发明的技术问题在于，提供一种具