專利名稱：固態(tài)成像裝置及其制作方法、成像設(shè)備以及防反射結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像裝置及其制作方法、成像設(shè)備以及防反射結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
在固態(tài)成像裝置中，光電轉(zhuǎn)換部分有必要在防止入射光反射的同時將入射光轉(zhuǎn)換為電信號，以便于增加對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換部分的轉(zhuǎn)換效率。因此，期望盡可能地減小從界面反射的光成分。在固態(tài)圖像傳感器中，形成光聚集堆疊結(jié)構(gòu)，以有效地聚集光。在這種情況下，因為不同材料的堆疊層產(chǎn)生折射率差較大的界面，所以發(fā)生由于界面反射而引起的光損失，如果不采取對策，有可能導(dǎo)致靈敏度的降低。此外，從界面反射的光可能變?yōu)橹T如眩光或鬼影的噪音源。在這點上，已經(jīng)提出了在折射率差較大的界面上形成防反射膜以減小界面反射的方法(例如，見 JP-A-2007-242697 和 JP-A-6-292206)。作為高性能防反射結(jié)構(gòu)，已經(jīng)提出了在片上透鏡上形成例如浮雕結(jié)構(gòu)，以減小界面反射的方法(例如，見 JP-A-2004-47682，JP-A-2006-147991 以及 WO 2005/109042)。減小的界面反射導(dǎo)致在經(jīng)過一次反射的光從另一個構(gòu)件(諸如保護鏡片)再次反射時產(chǎn)生并且之后進入鏡頭的噪音光(諸如眩光或鬼影的)減少。根據(jù)在折射率差較大的界面上形成防反射膜以減小界面反射的方法(例如，JP-A-2007-242697以及JP-A-6-292206)，因為通過單層實現(xiàn)了防反射結(jié)構(gòu)，所以可以通過選擇膜厚度以使得光的相位在其中反轉(zhuǎn)來增加防反射性能。但是，在固態(tài)圖像傳感器的實際制作過程中，因為光接收元件部分與外圍電路之間存在的臺階等，難以在光接收元件上形成均勻的單層膜。因此，對于光接收元件的每個位置的干涉狀態(tài)都不同。此外，因為防反射膜最優(yōu)的厚度根據(jù)可見光的波長而一般不同，所以不均勻的厚度可能成為顏色不均勻的原因。從這些和其他原因，在固態(tài)圖像傳感器中使用單層防反射結(jié)構(gòu)具有制作和原理上的缺點。為了詳細說明，在圖1中示出在氮化硅在硅-空氣界面(硅那一側(cè)的界面)上形成為防反射膜時，由反射引起的干涉圖案的外觀。使防反射膜的厚度對于可見光560nm的波長最優(yōu)化。由于這個原因，以560nm波長的入射光所觀察到的干涉圖案幾乎完全不出現(xiàn)，并且因此可以理解該膜完全具有防反射膜的功能。另一方面，以440nm波長的入射光觀察到的干涉圖案沒有出現(xiàn)太多。防反射膜的最優(yōu)厚度(防反射膜在此處具有減少干涉效果)根據(jù)入射光的波長而改變。因此，因為對于入射光的靈敏度也隨著防反射膜的厚度的變化而變化，這種靈敏度變化成為顏色不均勻的原因。作為防反射方法，已經(jīng)公知了使用單層或多層干涉涂層的防反射膜。雖然這些膜在特定波段處表現(xiàn)出優(yōu)秀的防反射特性，但是形成在所有的可見光波段上都具有優(yōu)秀的防反射特性的防反射膜非常困難。此外，也難以具有對于從任何入射角度到達的光都具有防反射能力。此外，這些防反射膜的防反射能力對于它們的膜厚非常敏感。此外，為了保持穩(wěn)定的防反射特性，可以解決諸如制作處理中的困難的許多問題。已經(jīng)提出了提供由形成在固態(tài)圖像傳感器的界面(在該界面處折射率不同)上的微小的突起來構(gòu)造的防反射結(jié)構(gòu)，來由此防止反射的方法(例如，見JP-A-2004-47682、 WO 2005/109042或者JP-A-2006-332433)。在使用突起的防反射結(jié)構(gòu)中，認為微小的突起優(yōu)選地具有約入射光的半波長的尺寸，并且該尺寸對于可見光來說約為200nm。因此，難以有穩(wěn)定的形成方法。在JP-A-2004-47682中公開的技術(shù)中，通過電子束曝光形成與相鄰圖案間隔IOOnm的IOOnm尺寸的圖案，并且該圖案受到干法蝕刻，由此形成突起圖案。在WO2005/109042中公開的技術(shù)中，通過使用光刻和熱回流的結(jié)合、鎳電鍍和復(fù)制成形的結(jié)合以及雙光束干涉曝光中的任何一者來形成突起圖案。在JP-A-2006-332433中公開的技術(shù)中，通過使用鋁化合物形成涂布膜，該涂布膜之后受到熱水處理或蒸汽處理以形成突起圖案。但是，這些方法都不能稱作是使用突起的防反射結(jié)構(gòu)的低成本和高可靠性的形成方法。此夕卜，沒有任何公開教導(dǎo)了形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的紡錘形狀。作為額外的方法，已經(jīng)提出了通過電子束曝光在金屬膜上形成125nm_尺寸的抗蝕刻劑圖案，并且對金屬膜和玻璃襯底進行蝕刻，由此獲得圓錐形或金字塔型(例如，見JP-A-2001-272505)。但是，通過電子束曝光形成微小的抗蝕刻劑圖案非常昂貴。此外，該公開也沒有教導(dǎo)獲得適合于防反射結(jié)構(gòu)的紡錘形的方法。作為另一個方法，已經(jīng)提出了通過執(zhí)行使用微細粒子作為掩膜而執(zhí)行的蝕刻，來執(zhí)行微小處理(例如，見JP-A-2001-272505和US專利No. 4，407，695)。但是，在JP-A-2001-272505和US專利No. 4，407，695中公開的方法難以形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的突起圖案的紡錘形。JP-A-2001-272505中公開的方法教導(dǎo)了只形成極小尺寸的圓柱形或圓錐形。在US專利No. 4，407，695中公開的方法中，可以形成卵形孔形，但是難以形成紡錘形。將要參照圖2說明適合于防反射結(jié)構(gòu)的突起圖案的形狀是紡錘形的原因。如圖2所示，因為光反射是由折射率的陡然改變而引起的，所以通過形成使得折射率由于突起圖案而在不同物質(zhì)的界面處連續(xù)地分布的結(jié)構(gòu)，可以減小光反射。在突起圖案的寬度尺寸小于光的波長時，在界面一側(cè)上的物質(zhì)(例如，空氣)所占據(jù)的空間逐漸地改變，使得物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樵诮缑媪硪粋?cè)上的物質(zhì)(例如，微透鏡)，由此使得有效折射率逐漸地改變。因為占據(jù)的空間的變化與界面兩側(cè)上的物質(zhì)之間的體積變化具有相同的意義，所以如圖3所示，具有體積變化很平滑的正弦曲面的紡錘形防反射結(jié)構(gòu)比較適合。但是，沒有任何一個公開提出了穩(wěn)定地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的突起圖案的方法。此外，舉例來說，在突起圖案形成在鈍化膜上并且彩色濾光片層形成在鈍化膜上的方法中，存在突起圖案在涂布彩色濾光片材料時變形的很大可能。因此，這種方法不能被稱作是可行的方法。在JP-A-2004-47682中公開的固態(tài)圖像傳感器具有帶有浮雕結(jié)構(gòu)的防反射結(jié)構(gòu)并且形成在鈍化膜的表面上。以0.05μπι到Ιμπι的間隔出現(xiàn)的浮雕結(jié)構(gòu)的特征在于其具有I或更高的高寬比。根據(jù)本發(fā)明人的研究，在浮雕結(jié)構(gòu)形成為具有超出特定水平的高寬比時，觀察到了靈敏度的降低。這被認為是由于在浮雕結(jié)構(gòu)的寬高比增加的狀態(tài)下，使得光聚集結(jié)構(gòu)的光路長度增加所引起的。根據(jù)JP-A-2004-47682中公開的形成方法，通過電子束光刻形成IOOnm寬的圖案，使得該圖案與相鄰的圖案間隔lOOnm。其后，執(zhí)行反應(yīng)離子蝕刻(RIE)，由此形成突起圖案。在該形成方法中，在該突起圖案以2. O μ m的節(jié)距設(shè)置在光接收元件上時，每個光接收元件需要400個突起圖案。 在最近的固態(tài)圖像傳感器中，通常大于100萬個光接收元件安裝到一個芯片上。在這種情況下，每個芯片需要4億個突起圖案。在通過電子束光刻形成這么多圖案時，如果每一個突起圖案的制作時間是100納秒，那么一片300mm的晶片需要11小時或更長時間，因此是不實際的。此外，通過光刻制作JP-A-2006-147991中公開的浮雕結(jié)構(gòu)，使得浮雕結(jié)構(gòu)具有范圍從100人到5000人的高度并且以使得入射光不衍射的節(jié)距進行設(shè)置。但是，該公開沒有教導(dǎo)使用光刻的制作方法。此外，WO 2005/109042中公開的浮雕結(jié)構(gòu)特征在于浮雕結(jié)構(gòu)單元具有滿足表達式O.1 λ <節(jié)距<0.8 λ以及表達式O. 5 λ <高度<5入的節(jié)距和高度(其中λ為入射光的波長)。但是，在節(jié)距=0. 11 λ和高度=4. 4λ時，高寬比將變?yōu)?0，其將導(dǎo)致上述靈敏度降低。此外，這種結(jié)構(gòu)從防止遮蔽(這是一種設(shè)置在光接收區(qū)域的邊界上的像素(光在該處以傾斜角度進入)的光收集特性相比于設(shè)置在光軸的中央的像素降低的現(xiàn)象)的觀點來看不實際。雖然描述了該結(jié)構(gòu)可以通過納米壓印方法來制作，但是在制作高寬比較高的浮雕結(jié)構(gòu)單元時，突起部難以與模子分離。因此，模子的分離存在問題，并且不實際。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)的一個現(xiàn)存問題是難以穩(wěn)定地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的突起圖案?，F(xiàn)有技術(shù)的另一個現(xiàn)存問題是在浮雕結(jié)構(gòu)形成為超過特定高寬比時，靈敏度降低。此外，如果高寬比太大，由于難以將模子分離，所以很難根據(jù)納米壓印法形成突起圖案。因此期望能夠使得能夠穩(wěn)定地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的突起圖案。本發(fā)明的實施例使得能夠抑制由于防反射結(jié)構(gòu)的形成而導(dǎo)致的靈敏度下降，正相反，使得能夠增加靈敏度、抑制遮蔽并且防止反射。此外，本發(fā)明的實施例使得能夠根據(jù)納米壓印法制作防反射結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種防反射結(jié)構(gòu)的制作方法(第一制作方法)，所述方法包括以下步驟在襯底的表面上形成其中散布有微細粒子的樹脂膜；通過在逐漸地蝕刻微細粒子的同時，使用在樹脂膜中的微細粒子作為掩膜來對樹脂膜進行蝕刻，來在樹脂膜上形成突起假圖案；通過對襯底的表面與其上形成有突起假圖案的樹脂膜一同進行回蝕，并且將形成在樹脂膜的表面上的突起假圖案的表面形狀轉(zhuǎn)移到襯底的表面上，來在襯底的表面上形成突起圖案。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第一制作方法中，因為微細粒子設(shè)置在樹脂膜中，所以在以這種狀態(tài)蝕刻樹脂膜時，在將微細粒子用作掩膜的狀態(tài)下進行樹脂膜的表面的蝕刻。此時，因為微細粒子也逐漸地被蝕刻掉，所以在蝕刻進行時，微細粒子隨著蝕刻的進行而變薄并最終被移除。因此，突起假圖案形成在樹脂膜的表面上。以此方式，因為作為蝕刻掩膜的微細粒子隨著蝕刻的進行而變薄，所以突起假圖案形成為圓錐形突起結(jié)構(gòu)(蛾目結(jié)構(gòu))。在以這種狀態(tài)將突起假圖案的表面形狀轉(zhuǎn)移到襯底的表面上，并由此在襯底的表面上形成突起圖案時，突起圖案形成為具有與突起假圖案相 同的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種防反射結(jié)構(gòu)的制作方法(第二制作方法)，包括以下步驟將微細粒子設(shè)置在襯底的表面上；以及通過執(zhí)行對于襯底的蝕刻速率比對于微細粒子的蝕刻速率更高的各向異性蝕刻，來在襯底的表面上形成突起圖案。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第二制作方法中，在微細粒子設(shè)置在襯底的表面上的狀態(tài)下，執(zhí)行了對于襯底的蝕刻速率比對于微細粒子的蝕刻速率更高的各向異性蝕刻。以此方式，可以在使用微細粒子作為掩模的同時對襯底的表面進行蝕刻。此外，因為以比對襯底更低的蝕刻速率對微細粒子進行蝕刻，所以突起圖案形成為使得在突起部的高度方向?qū)⑵浞指顬橄嗟鹊暮穸葧r，每個突起部的體積以大致線性的方式從每個突起部的頂部朝向底部增加的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種固態(tài)成像裝置的制作方法(第一制作方法)，包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成夾層絕緣膜并且在夾層絕緣膜上形成平坦化絕緣膜，在半導(dǎo)體襯底中形成將入射光轉(zhuǎn)換為信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部分和從光電轉(zhuǎn)換部分讀取并轉(zhuǎn)移出信號電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分；在平坦化絕緣膜上形成其中中分散有微細粒子的樹脂膜；通過在逐漸地蝕刻微細粒子的同時，使用在樹脂膜中的微細粒子作為掩膜來對樹脂膜進行蝕刻，來在樹脂膜上形成突起假圖案；以及通過對襯底的表面與其上形成有突起假圖案的樹脂膜一同進行回蝕，并且將形成在樹脂膜的表面上的突起假圖案的表面形狀轉(zhuǎn)移到襯底的表面上，來在襯底的表面上形成突起圖案。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置的第一制作方法中，因為微細粒子設(shè)置在樹脂膜中，所以在以這種狀態(tài)對樹脂膜進行蝕刻時，樹脂膜的表面的蝕刻在將微細粒子用做掩膜的狀態(tài)下進行。此時，因為微細粒子也被逐漸地蝕刻，所以在蝕刻進行時，微細粒子隨著蝕刻進行變薄并且最終被移除。因此，微突起假圖案形成在樹脂膜的表面上。以此方式，因為作為蝕刻掩膜的微細粒子隨著蝕刻的進行而變薄，所以微突起假圖案形成為圓錐形突起結(jié)構(gòu)(蛾目結(jié)構(gòu))。在微突起假圖案的表面形狀在這種狀態(tài)下轉(zhuǎn)移到平坦化絕緣膜的表面上，并由此在平坦化絕緣膜的表面上形成的微突起圖案時，微突起圖案形成為具有與微突起假圖案相同的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種固態(tài)成像裝置的制作方法(第二制作方法)，包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成夾層絕緣膜并且在夾層絕緣膜上形成平坦化絕緣膜，在半導(dǎo)體襯底中形成將入射光轉(zhuǎn)換為信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部分和從光電轉(zhuǎn)換部分讀取并轉(zhuǎn)移出信號電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分；將微細粒子設(shè)置在平坦化絕緣膜的表面上；通過執(zhí)行對于平坦化絕緣膜的蝕刻速率比對于微細粒子的蝕刻速率更高的各向異性蝕刻，來在平坦化絕緣膜的表面上形成突起圖案。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置的第二制作方法中，在微細粒子設(shè)置在平坦化絕緣膜的表面上的狀態(tài)下，執(zhí)行對于平坦化絕緣膜的蝕刻速率高于對于微細粒子的蝕刻速率的各向異性蝕刻。以此方式，可以在使用微細粒子作為蝕刻掩膜的同時對平坦化絕緣膜的表面進行蝕刻。此外，因為以比對于平坦化絕緣膜的蝕刻速率更低的蝕刻速率對微細粒子進行蝕刻，所以微突起圖案形成為使得在突起部的高度方向?qū)⑵浞指顬橄嗟鹊暮穸葧r，每個突起部的體積以大致線性的方式從每個突起部的頂部朝向底部增加的形狀。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種固態(tài)成像裝置，其包括光電轉(zhuǎn)換部分，所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以使其通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號 電荷；以及多層光透過性膜，其形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分上，其中，防反射結(jié)構(gòu)形成在所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上或者所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上；所述防反射結(jié)構(gòu)由紡錘形突起部構(gòu)成，所述紡錘形突起部具有光透過特性和正弦曲面并且設(shè)置在所述第一光透過性膜的表面上或者所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上；并且所述突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度,對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且對于200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。在根據(jù)本發(fā)明的固態(tài)成像裝置中，因為防反射結(jié)構(gòu)由紡錘形突起部構(gòu)成，該紡錘形突起部具有光透過特性和正弦曲面并且設(shè)置在其整個表面上，所以防反射結(jié)構(gòu)的界面的兩側(cè)上的物質(zhì)的體積變化以線性方式改變。由于這個原因，在突起部的寬度方向上的尺寸小于光的波長時，在界面的一側(cè)上的物質(zhì)所占據(jù)的空間逐漸地改變，使得該物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑媪硪粋?cè)上的物質(zhì)，由此可以使有效折射率連續(xù)地改變。因為占據(jù)的空間的變化與界面兩側(cè)上的物質(zhì)之間的體積變化具有相同的意義，多以防反射結(jié)構(gòu)中的折射率變化變?yōu)榫€性的，并且由此減小了光反射。此外，突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度,對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度,并且對于200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通過這種調(diào)節(jié)，將突起部的高寬比抑制為較低，并且可以抑制靈敏度的減小。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種固態(tài)成像裝置的制作方法(第三方法)，包括以下步驟在多層光透過性膜形成在光電轉(zhuǎn)換部分上時，在所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上形成防反射結(jié)構(gòu)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷，其中，所述防反射結(jié)構(gòu)形成步驟包括以下步驟在所述第一光透射性膜的表面上形成UV硬化膜，通過將UV透射性納米壓印模子朝向所述UV硬化膜按壓，來將具有正弦曲面的紡錘形突起部的形狀轉(zhuǎn)移到所述UV硬化膜的表面上，其中UV透射性納米壓印模子在整個表面上設(shè)置了具有正弦曲面的紡錘形凹部，在所述納米壓印模子被按壓的狀態(tài)下，通過使用紫外線照射來使所述UV硬化膜硬化，將所述納米壓印模子與所述UV硬化膜分開，以及通過對于UV硬化膜和所述第一光透射性膜的上部分進行回蝕，來將形成在所述UV硬化膜上的具有正弦曲面的所述紡錘形突起部的形狀，轉(zhuǎn)移到所述第一光透射性膜的表面上；以及，所述突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度，對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且對于200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的第三制作方法中，因為防反射結(jié)構(gòu)的突起部形成為具有正弦曲面的紡錘形，所以防反射結(jié)構(gòu)的界面的兩側(cè)上的物質(zhì)的體積變化以線性方式改變。由于這個原因，在突起部的寬度方向的尺寸小于光的波長時，在界面的一側(cè)上的物質(zhì)所占據(jù)的空間逐漸地改變，使得該物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑媪硪粋?cè)上的物質(zhì)，由此可以使有效折射率連續(xù)地改變。因此，防反射結(jié)構(gòu)中的折射率變化變?yōu)榫€性的，由此減少了光反射。此外，突起部對于40nm的布置節(jié)距P具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度,對于IOOnm
的布置節(jié)距P具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度,對于200nm的布置節(jié)距P具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通過這種調(diào)節(jié)，因為可以將突起部的高寬比的最大值抑制到4那么低，所以可以抑制靈敏度的減小，并且可以使得能夠應(yīng)用納米壓印方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種固態(tài)攝像裝置的制作方法(第四制作方法)，包括以下步驟在多層光透過性膜形成在光電轉(zhuǎn)換部分上時，在所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上形成防反射結(jié)構(gòu)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷，其中，所述防反射結(jié)構(gòu)形成步驟包括以下步驟由UV硬化涂布膜或熱硬化涂布膜來形成所述第一光透射性膜，通過將在整個表面上設(shè)置有具有正弦曲面的紡錘形凹部的UV透射性納米壓印模子朝向第一光透射性膜按壓，來將具有正弦曲面的所述紡錘形突起部的形狀轉(zhuǎn)移到所述第一光透射性膜的表面上，在所述納米壓印模子被按壓的狀態(tài)下，通過使用紫外線照射來使所述第一光透射性膜硬化，將所述納米壓印模子與所述第一光透射性膜分開，以及，所述突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度,對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且對于200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的第四制作方法中，因為防反射結(jié)構(gòu)的突起部形成為具有正弦曲面的紡錘形，所以防反射結(jié)構(gòu)的界面的兩側(cè)上的物質(zhì)的體積變化以線性方式改變。由于這個原因，在突起部的寬度方向的尺寸小于光的波長時，在界面的一側(cè)上的物質(zhì)所占據(jù)的空間逐漸地改變，使得該物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榻缑媪硪粋?cè)上的物質(zhì)，由此可以使有效折射率連續(xù)地改變。因此，防反射結(jié)構(gòu)中的折射率變化變?yōu)榫€性的，由此減少了光反射。此外，突起部對于40nm的布置節(jié)距P具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度,對于IOOnm的布置節(jié)距P具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度,對于200nm的布置節(jié)距P具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。通過這種調(diào)節(jié)，因為可以將突起部的高寬比的最大值抑制到4那么低，所以可以抑制靈敏度的減小，并且可以使得能夠應(yīng)用納米壓印方法。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供了一種成像設(shè)備，其包括聚集入射光的光聚集單元；具有固態(tài)成像裝置的成像單元，所述固態(tài)成像裝置接收由所述光聚集單元聚集的光并且對于所述光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；以及信號處理部分，其處理已經(jīng)受過光電轉(zhuǎn)換的信號，其中，所述固態(tài)成像裝置包括電轉(zhuǎn)換部分，所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以使其通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷，以及形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分上的多層光透過性膜；防反射結(jié)構(gòu)形成在所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上或者所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上；所述防反射結(jié)構(gòu)由紡錘形突起部構(gòu)成，所述紡錘形突起部具有光透過特性和正弦曲面并且設(shè)置在所述第一光透過性膜的表面上或者所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上；并且所述紡錘形突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度，對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度,并且對于200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像設(shè)備中，因為根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置用于固態(tài)成像單元的固態(tài)成像設(shè)備，所以抑制了靈敏度的降低。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第一制作方法中，可以通過對其中散布有 微細粒子的樹脂膜進行蝕刻而形成突起假圖案。此外，因為通過將突起假圖案的形狀進行轉(zhuǎn)移而將突起圖案形成在襯底的表面上，所以可以提供能夠穩(wěn)定地和容易地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的突起圖案的優(yōu)點。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第二制作方法中，因為通過對其中散布有微細粒子的襯底的表面進行蝕刻而將突起圖案形成在襯底的表面上，所以可以提供能夠穩(wěn)定地和容易地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的微細粒子的優(yōu)點。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置的第一制作方法中，因為使用了通過根據(jù)本發(fā)明的實施例的防反射結(jié)構(gòu)的制作方法而制作的防反射結(jié)構(gòu)，所以可以提供能夠穩(wěn)定地和容易地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的防反射結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置的第二制作方法中，因為使用了通過根據(jù)本發(fā)明的實施例的防反射結(jié)構(gòu)的制作方法而制作的防反射結(jié)構(gòu)，所以可以提供能夠穩(wěn)定地和容易地形成適合于防反射結(jié)構(gòu)的防反射結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置中，可以防止全部的像素的靈敏度減小、防止遮蔽并且防止反射。因此，因為可以減少諸如眩光或鬼影的噪音，所以可以提供能夠以高靈敏度來獲得高質(zhì)量圖像的優(yōu)點。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法中，因為采用了納米壓印，所以可以提供能夠以低成本制作其中減少了諸如眩光或鬼影的噪音并能夠以高靈敏度來獲得高質(zhì)量圖像的固態(tài)成像裝置的優(yōu)點。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的成像設(shè)備中，因為使用了能夠以高靈敏度來獲得高質(zhì)量圖像的固態(tài)成像裝置，所以可以提供可以以高靈敏度來獲得高質(zhì)量圖像的優(yōu)點。


圖1為示出了在防反射膜的氮化硅膜形成在硅-氧界面上時，由反射所引起的干涉圖案的圖。圖2為示出了現(xiàn)有技術(shù)的圖。圖3為示出了蛾目結(jié)構(gòu)的理想形狀的圖。
圖4為示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第一制作方法的示例的制作過程的截面圖，也示出了 SEM圖像。圖5為示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第二制作方法的第一示例的制作過程的截面圖。圖6為示出了防反射結(jié)構(gòu)的第二制作方法的第一示例示例的制作過程的截面圖。圖7為示出了折射率變化、體積變化、形狀變化以及微突起圖案的高度變化之間的關(guān)系的圖。圖8為示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第二制作方法的第二示例的制作過程的截面圖。圖9為示出了防反射結(jié)構(gòu)的第二制作方法的第二示例的制作過程的截面圖。
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圖10示出了防反射結(jié)構(gòu)的截面SEM圖。圖11為示出了折射率變化、體積變化、形狀變化以及微突起圖案的高度變化之間的關(guān)系的圖。圖12為示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的固態(tài)成像裝置的第一制作方法的示例的制作過程的截面圖。圖13為示出了固態(tài)成像裝置的第一制作方法的示例的制作過程的截面圖。圖14為示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的固態(tài)成像裝置的第一制作方法的第一示例的制作過程的截面圖。圖15為示出了固態(tài)成像裝置的第一制作方法的第一示例的制作過程的截面圖。圖16為示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的固態(tài)成像裝置的示例性構(gòu)造的概略截面圖。圖17為圖16的局部放大圖。圖18為示出了對于40nm的突出部布置節(jié)距，靈敏度比和靈敏度變化比相對于突出部的高度的關(guān)系的圖。圖19為示出了對于IOOnm的突出部布置節(jié)距，靈敏度比和靈敏度變化比相對于突出部的高度的關(guān)系的圖。圖20為示出了對于200nm的突出部布置節(jié)距，靈敏度比和靈敏度變化比相對于突出部的高度的關(guān)系的圖。圖21為示出了對于400nm的突出部布置節(jié)距，靈敏度比和靈敏度變化比相對于突出部的高度的關(guān)系的圖。圖22為示出了在突出部的高寬比I時，靈敏度變化比與突出部布置布置節(jié)距之間的關(guān)系的圖。圖23為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第一示例的概略截面圖。圖24為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第一示例的概略截面圖。圖25為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第一示例的概略截面圖。圖26為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第一示例的概略截面圖。圖27為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第一示例的概略截面圖。圖28為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第二示例的概略截面圖。圖29示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第二示例的概略截面圖。圖30為示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施例的固態(tài)成像裝置的制作方法的第二示例的概略截面圖。圖31為示出了根據(jù)本發(fā)明的第七實施例的成像設(shè)備的示例性構(gòu)造的框圖。
具體實施方式
下文中，將要描述用于實現(xiàn)本發(fā)明的模式(下文中稱作實施例)。在以下描述中，附圖標記10為防反射結(jié)構(gòu)，11為目標襯底，12為樹脂模、13為微細粒子，14為微突起假圖案，15為微突起圖案，21為半導(dǎo)體襯底，22為光電轉(zhuǎn)換部分，23為垂直電荷轉(zhuǎn)移部分，41為夾層絕緣膜并且42為平坦化絕緣膜。1.第一實施例防反射結(jié)構(gòu)的第一制作方法的示例將要參照圖4中示出的截面圖和SEM圖像說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的防反射結(jié)構(gòu)的第一制作方法的示例。如圖4中的(I)所示，制備了其上將要形成微突起圖案的目標襯底11。可以使用氧化硅膜、氮化硅膜和氧氮化硅等作為目標襯底11。這種膜可以適用于形成在例如固態(tài)成像裝置的彩色濾光片下方的無機鈍化膜。隨后，如圖4中的(2)所示，具有其中散布有微細粒子(未示出)的樹脂膜12形成在目標襯底11的表面上。樹脂膜12可以例如通過以下方法形成制備作為樹脂膜12的基材的樹脂和溶解樹脂的溶劑，將樹脂溶解在溶劑中，均勻地將微細粒子(未示出)散布在由此獲得的溶液中并且根據(jù)涂布法將由此獲得的材料涂在目標襯底11的表面上。樹脂膜12的樹脂的示例包括基于酚醛的樹脂、基于苯乙烯的樹脂、丙烯酸樹脂、基于聚硅氧烷的樹脂以及基于聚酰亞胺的樹脂。這些樹脂可以單獨地或者以混合形式使用。其中，基于酚醛的樹脂是優(yōu)選的，因為它便宜并且涂布特性優(yōu)秀。氧化硅(SiO2)可以用作微細粒子(未示出)?？蛇x擇地，諸如氧化鋁(Al2O3)、氧化鋪(Sb2O3)、氧化錫(SnO2)、氧化鈦(TiO2)氧化猛(MnO2)或氧化錯(ZrO2)可以用作金屬氧化物。這些金屬氧化物可以單獨地或以混合形式使用?？蛇x擇地，可以使用酞菁染料混合物，其中酞菁染料混合物是含有無機物質(zhì)的著色劑染料并且由以下式(I)表示。從由銅(Cu)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鉬(Pt)和鈀(Pd)組成的組中選擇的一者可以作為酞菁染料混合物的中心金屬。其中，酞菁銅染料是優(yōu)選的，因為它便宜并且涂布特性優(yōu)秀。式I
權(quán)利要求
1.一種防反射結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括以下步驟將微細粒子設(shè)置在襯底的表面上；以及通過執(zhí)行對于所述襯底的蝕刻速率比對于所述微細粒子的蝕刻速率更高的各向異性蝕刻，來在所述襯底的表面上形成突起圖案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防反射結(jié)構(gòu)的制作方法，其中，通過在所述襯底的表面上將其中散布有所述微細粒子的溶劑形成為膜狀，來將所述微細粒子設(shè)置在所述襯底的表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防反射結(jié)構(gòu)的制作方法，其中通過在所述襯底的表面上將其中散布有所述微細粒子的溶劑由涂布方法形成為膜狀并且之后對所述溶劑進行蒸發(fā)，來將所述微細粒子設(shè)置在所述襯底的表面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防反射結(jié)構(gòu)的制作方法，其中在形成所述突起圖案的步驟中的蝕刻過程中，所述襯底與所述微細粒子之間的蝕刻選擇比的關(guān)系改變?yōu)槭沟脤τ谒鲆r底的蝕刻速率高于對于所述微細粒子的蝕刻速率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防反射結(jié)構(gòu)的制作方法，其中所述微細粒子由無機粒子或有機粒子制成，其中從氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硫化物以及金屬中選擇所述無機粒子。
6.一種固態(tài)成像裝置的制作方法，所述方法包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成夾層絕緣膜并且在所述夾層絕緣膜上形成平坦化絕緣膜，在所述半導(dǎo)體襯底中形成將入射光轉(zhuǎn)換為信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部分和從所述光電轉(zhuǎn)換部分讀取并轉(zhuǎn)移出所述信號電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分；在所述平坦化絕緣膜上形成樹脂膜，所述樹脂膜中分散有微細粒子；通過在逐漸地蝕刻所述微細粒子的同時，使用在所述樹脂膜中的所述微細粒子作為掩膜來對所述樹脂膜進行蝕刻，來在所述樹脂膜上形成突起假圖案；以及通過對所述平坦化絕緣膜的表面與其上形成有所述突起假圖案的所述樹脂膜一同進行回蝕，并且將形成在所述樹脂膜的表面上的所述突起假圖案的表面形狀轉(zhuǎn)移到所述平坦化絕緣膜的表面上，來在所述平坦化絕緣膜的表面上形成突起圖案。
7.一種固態(tài)成像裝置的制作方法，所述方法包括以下步驟在半導(dǎo)體襯底上形成夾層絕緣膜并且在所述夾層絕緣膜上形成平坦化絕緣膜，在所述半導(dǎo)體襯底中形成將入射光轉(zhuǎn)換為信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部分和從所述光電轉(zhuǎn)換部分讀取并轉(zhuǎn)移出所述信號電荷的電荷轉(zhuǎn)移部分；將微細粒子設(shè)置在所述平坦化絕緣膜的表面上；通過執(zhí)行對于所述平坦化絕緣膜的蝕刻速率比對于所述微細粒子的蝕刻速率更高的各向異性蝕刻，來在所述平坦化絕緣膜的表面上形成突起圖案。
8.一種固態(tài)成像裝置，包括光電轉(zhuǎn)換部分，所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以使其通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷；以及多層光透過性膜，其形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分上，其中，防反射結(jié)構(gòu)形成在所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上或者所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上；所述防反射結(jié)構(gòu)由紡錘形突起部構(gòu)成，所述紡錘形突起部具有光透過特性和正弦曲面并且設(shè)置在所述第一光透過性膜的表面上或者所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上；并且所述突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度，對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且對于 200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固態(tài)攝像裝置，其中從每個突起部的底部向頂部，每個突起部的高度方向上的體積變化以線性方式減小。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固態(tài)攝像裝置，其中所述第一光透過性膜為將入射光聚集到所述光電轉(zhuǎn)換部分的微透鏡、形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分上方的鈍化膜、形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分上方的無機防反射膜或者形成在所述入射光入射的區(qū)域的最外面的部分中的蓋鏡片或者紅外截止濾波片。
11.一種制作固態(tài)成像裝置的方法，所述方法包括以下步驟在多層光透過性膜形成在光電轉(zhuǎn)換部分上時，在所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上形成防反射結(jié)構(gòu)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷，其中，所述防反射結(jié)構(gòu)形成步驟包括以下步驟在所述第一光透射性膜的表面上形成UV硬化膜，通過將UV透射性納米壓印模子朝向所述UV硬化膜按壓，來將具有正弦曲面的紡錘形突起部的形狀轉(zhuǎn)移到所述UV硬化膜的表面上，其中UV透射性納米壓印模子在整個表面上設(shè)置了具有正弦曲面的紡錘形凹部，在所述納米壓印模子被按壓的狀態(tài)下，通過使用紫外線照射來使所述UV硬化膜硬化， 將所述納米壓印模子與所述UV硬化膜分開，以及通過對于UV硬化膜和所述第一光透射性膜的上部分進行回蝕，來將形成在所述UV硬化膜上的具有正弦曲面的所述紡錘形突起部的形狀，轉(zhuǎn)移到所述第一光透射性膜的表面上，以及所述突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度，對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，對于 200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的固態(tài)成像裝置的制作方法，其中，從每個突起部的底部向頂部，每個突起部的高度方向上的體積變化以線性方式減小。
13.一種固態(tài)成像裝置的制作方法，所述方法包括以下步驟在多層光透過性膜形成在光電轉(zhuǎn)換部分上時，在所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上形成防反射結(jié)構(gòu)，其中所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷，其中，所述防反射結(jié)構(gòu)形成步驟包括以下步驟由UV硬化涂布膜或熱硬化涂布膜來形成所述第一光透射性膜，通過將整個表面上設(shè)置有具有正弦曲面的紡錘形凹部的UV透射性納米壓印模子朝向所述第一光透射性膜按壓，來將具有正弦曲面的紡錘形突起部的形狀轉(zhuǎn)移到所述第一光透射性膜的表面上，在所述納米壓印模子被按壓的狀態(tài)下，通過使用紫外線照射來使所述第一光透射性膜硬化，將所述納米壓印模子與所述第一光透射性膜分開，以及所述突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm的高度，對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且對于 200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的固態(tài)成像裝置的制作方法，其中，從每個突起部的底部向頂部，每個突起部的高度方向上的體積變化以線性方式減小。
15.—種成像設(shè)備,包括聚集入射光的光聚集單元；具有固態(tài)成像裝置的成像單元，所述固態(tài)成像裝置接收由所述光聚集單元聚集的光并且對于所述光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換；以及信號處理部分，其處理已經(jīng)受過光電轉(zhuǎn)換的信號，其中，所述固態(tài)成像裝置包括光電轉(zhuǎn)換部分，所述光電轉(zhuǎn)換部分設(shè)置在半導(dǎo)體區(qū)域中，以使其通過對于入射光執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換來獲得信號電荷，以及多層光透過性膜，其形成在所述光電轉(zhuǎn)換部分上；防反射結(jié)構(gòu)形成在所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上或者所述多層光透過性膜中的至少一層上的第一光透過性膜的表面上；所述防反射結(jié)構(gòu)由紡錘形突起部構(gòu)成，所述紡錘形突起部具有光透過特性和正弦曲面并且設(shè)置在所述第一光透過性膜的表面上或者所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面上；并且所述紡錘形突起部對于40nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于IOOnm 的高度，對于IOOnm的布置節(jié)距具有等于或大于200nm并且等于或小于400nm的高度，并且對于200nm的布置節(jié)距具有等于或大于50nm并且等于或小于400nm的高度。
全文摘要
本發(fā)明提供了固態(tài)成像裝置及其制作方法，成像設(shè)備以及防反射結(jié)構(gòu)的制作方法。一種防反射結(jié)構(gòu)的制作方法，所述方法包括以下步驟在襯底的表面上形成其中散布有微細粒子的樹脂膜；通過在逐漸地蝕刻微細粒子的同時，使用在樹脂膜中的微細粒子作為掩膜來對樹脂膜進行蝕刻，來在樹脂膜上形成突起假圖案；通過對襯底的表面與其上形成有突起假圖案的樹脂膜一同進行回蝕，并且將形成在樹脂膜的表面上的突起假圖案的表面形狀轉(zhuǎn)移到襯底的表面上，來在襯底的表面上形成突起圖案。
文檔編號H01L27/146GK103000646SQ20121035329
公開日2013年3月27日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者前田兼作, 小池薰, 佐佐木徹, 辰巳哲也 申請人:索尼公司