模組1中，如圖2所示，從攝像透鏡10入射的光穿過平坦化層4而在微透鏡32的入射側(cè)的面上成像。具體而言，相對于平坦化層4的法線以入射角α向平坦化層4入射的光相對于平坦化層4的法線以比入射角α小的角度的折射角β折射而向微透鏡32入射。
[0047]這里，如上述那樣，平坦化層4的折射率nl是1.3?1.5，微透鏡32的折射率n2是1.7?2.0。S卩，微透鏡32的折射率n2是平坦化層4的折射率nl的1.3倍以上。換言之，平坦化層4的折射率nl是微透鏡32的折射率n2的1/1.3倍以下。
[0048]由此，微透鏡32能夠發(fā)揮充分的聚光特性而將入射的光向光電變換元件聚光。入射到光電變換元件中的光被光電變換元件向信號電荷變換。
[0049]此外，為了在攝像透鏡10中確保較高的分辨率ω，如圖2所示，在平坦化層4中從微透鏡32的受光面到平坦化層4的光入射一側(cè)的面的距離Τ需要比焦點深度d大。
[0050]所謂焦點深度d，是在將透鏡的焦點對在某一點的情況下從該點向前后能夠結(jié)出鮮明的像的范圍。焦點深度d與平坦化層4的折射率nl和向平坦化層4入射的光的波長λ成比例，與攝像透鏡10的開口數(shù)ΝΑ的平方成反比例，所以可以用下述式⑷所示的關系式表不。
[0051]d = nl.λ/(ΝΑ)2...(4)
[0052]在上述距離Τ比焦點深度d小的情況下，由于從攝像透鏡10入射的光不穿過平坦化層4而在平坦化層4的表面上成像，所以攝像透鏡10的分辨率ω下降。
[0053]因而，該照相機模組1通過滿足下述式(5)所示的條件，從攝像透鏡10入射的光穿過平坦化層4在微透鏡32的入射側(cè)的面上成像，在攝像透鏡10中能夠確保較高的分辨率ω ο
[0054]T>(nl.λ)/(ΝΑ)2...(5)
[0055]如上述那樣，在有關第1實施方式的照相機模組1中，在傳感器基板2的表面上設有平坦化層4，以覆蓋折射率η2是1.7?2.0的多個微透鏡32。平坦化層4的折射率nl是微透鏡32的折射率nl的1/1.3倍以下。
[0056]通過做成這樣的結(jié)構(gòu)，該照相機模組1能夠?qū)⑽⑼哥R32的聚光特性維持為較高的狀態(tài)而使攝像透鏡10的分辨率ω變大。結(jié)果，照相機模組1的分辨率提高。
[0057]接著，參照圖3Α?圖3Β及圖4Α?圖4Β對有關第1實施方式的固體攝像裝置14的制造方法進行說明。這里，傳感器基板2是與具備CMOS傳感器的通常的傳感器基板同樣的結(jié)構(gòu)。因此，這里對在傳感器基板2的受光面上形成微透鏡32及平坦化層4的制造工序進行說明。圖3A?圖3B及圖4A?圖4B是表不有關第1實施方式的固體攝像裝置14的制造工序的截面示意圖。
[0058]如圖3A所示，傳感器基板2是在支撐基板28的表面上經(jīng)由粘接層27依次層疊有配線層5、半導體層6、導波層20和濾色器29的構(gòu)造。配線層5是在絕緣膜24中埋設有配線25或讀出電極26等的結(jié)構(gòu)。
[0059]半導體層6是在P型的Si層21內(nèi)以陣列狀排列有N型的Si區(qū)域22的結(jié)構(gòu)。此夕卜，半導體層6具備通過P型的Si層21與N型的Si區(qū)域22的PN接合形成的作為二極管的光電變換元件23。
[0060]導波層20是為了將透過了微透鏡32的光向光電變換元件23引導而由透明膜形成的結(jié)構(gòu)。濾色器29形成在與光電變換元件23的受光面對應的位置，是有選擇地使紅、綠、藍或白的某個顏色的光透過的部件。配線層5、半導體層6、導波層20及濾色器29例如使用通常的CMOS傳感器的制造工藝形成。
[0061]在形成濾色器29后，如圖3B所示，在濾色器29的表面上形成例如由將Ti02的微粒子分散在有機類樹脂后的材料構(gòu)成的高折射率材料膜30。高折射率材料膜30例如通過旋涂法形成。
[0062]接著，在高折射率材料膜30的表面上涂敷未圖示的抗蝕劑而形成抗蝕劑膜，使用光掩模進行曝光及顯影，從而形成規(guī)定的圖案的抗蝕劑膜。
[0063]然后，通過進行加熱處理，使抗蝕劑圖案熔融而將抗蝕劑膜的受光面形成為半球狀。并且，通過干式蝕刻在高折射率材料膜30上轉(zhuǎn)印抗蝕劑膜的圖案，如圖4A所示那樣形成半球狀的微透鏡32。
[0064]另外，作為微透鏡32的形成方法，并不限于上述方法，例如也可以通過使用格柵掩模的蝕刻法，從高折射率材料膜30形成半球狀的微透鏡32。
[0065]然后，如圖4B所不，在多個微透鏡32的光入射一側(cè)的面上，形成例如使多孔質(zhì)娃石或中空硅石等的微粒子分散到低折射率的有機類樹脂中的平坦化層4，以將多個微透鏡32覆蓋。平坦化層4例如通過旋涂法形成。
[0066]在通過上述方法制造出的固體攝像裝置14中，在傳感器基板2的表面上形成平坦化層4，以將折射率n2是1.7?2.0的多個微透鏡32覆蓋。平坦化層4的折射率nl是微透鏡32的折射率n2的1/1.3倍以下。
[0067]因此，該固體攝像裝置14能夠在將微透鏡32的聚光特性維持在較高的狀態(tài)的同時使攝像透鏡10的分辨率ω變大。結(jié)果，固體攝像裝置14的分辨率提高。
[0068](第2實施方式)
[0069]接著，參照圖5對有關第2實施方式的照相機模組7進行說明。有關第2實施方式的照相機模組7除了例如將由分散了多孔質(zhì)硅石或中空硅石等的Si02后的樹脂構(gòu)成的薄片(sheet)狀的平坦化層4載置在微透鏡32的受光面上這一點以外，是與有關第1實施方式的照相機模組1同樣的結(jié)構(gòu)。
[0070]圖5是示意地表示有關第2實施方式的照相機模組7的說明圖。如圖5所示，平坦化層4作為一片薄片載置在微透鏡32的受光面上。
[0071]在有關本實施方式的照相機模組7中，平坦化層4的折射率nl也為1.3?1.5，微透鏡32的折射率n2也為1.7?2.0。S卩，微透鏡32的折射率n2是平坦化層4的折射率nl的1.3倍以上。換言之，平坦化層4的折射率nl是微透鏡32的折射率n2的1/1.3倍以下。
[0072]由此，該照相機模組7能夠在將微透鏡32的聚光特性維持在較高的狀態(tài)的同時使攝像透鏡10的分辨率ω變大。結(jié)果，照相機模組7的分辨率提高。
[0073]此外，在該照相機模組7中，僅通過在微透鏡32的受光面上載置由一片薄片構(gòu)成的平坦化層4，就能夠容易地使照相機模組7的分辨率提高。因此，對于照相機模組的設計變更能夠容易地應對。
[0074]說明了本發(fā)明的一些實施方式，但這些實施方式是作為例子提示的，并不是要限定發(fā)明的范圍。這些實施方式能夠以其他各種各樣的形態(tài)實施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進行各種省略、替換、變更。這些實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨中，同樣包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等價的范圍中。
【主權(quán)項】
1.一種固體攝像裝置，其特征在于，具備: 傳感器基板，以2維陣列狀配置有多個光電變換元件； 微透鏡，設在與上述多個光電變換元件的各受光面分別對置的位置，將入射的光向上述光電變換元件聚光；以及 平坦化層，設在上述微透鏡的光入射的一側(cè)，折射率比空氣的折射率高，并且是上述微透鏡的折射率的1/1.3倍以下。2.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述平坦化層將上述多個微透鏡覆蓋，設在上述傳感器基板之上。3.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述微透鏡的折射率是1.7?2.0。4.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述微透鏡包含氧化鈦、氮化硅、含有碳及/或氮的氧化硅、氧化鋯、氧化鉭中的某種材料。5.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述平坦化層包含分散在內(nèi)部的氣泡。6.如權(quán)利要求1所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述平坦化層是設在上述微透鏡的受光面上的扁平的薄片。7.如權(quán)利要求4所述的固體攝像裝置，其特征在于， 上述微透鏡由有機類樹脂形成，在內(nèi)部分散有上述某種材料。8.一種照相機模組，其特征在于，具備: 傳感器基板，以2維陣列狀配置有多個光電變換元件； 微透鏡，設在與上述多個光電變換元件的各受光面分別對置的位置，將入射的光向上述光電變換元件聚光； 攝像透鏡，使來自被攝體的光成像于上述多個微透鏡；以及 平坦化層，配置在上述攝像透鏡與上述微透鏡之間，折射率比空氣的折射率高，并且是上述微透鏡的折射率的1/1.3倍以下。9.如權(quán)利要求8所述的照相機模組，其特征在于， 上述平坦化層將上述多個微透鏡覆蓋，設在上述基板之上。10.如權(quán)利要求8所述的照相機模組，其特征在于， 上述微透鏡的折射率是1.7?2.0。11.如權(quán)利要求8所述的照相機模組，其特征在于， 上述微透鏡包含氧化鈦、氮化硅、含有碳及/或氮的氧化硅、氧化鋯、氧化鉭中的某種材料。12.如權(quán)利要求8所述的照相機模組，其特征在于， 上述平坦化層包含分散在內(nèi)部的氣泡。13.如權(quán)利要求8所述的照相機模組，其特征在于， 上述平坦化層是設在上述微透鏡的受光面上的扁平的薄片。14.如權(quán)利要求11所述的照相機模組，其特征在于， 上述微透鏡由有機類樹脂形成，在內(nèi)部分散有上述某種材料。15.如權(quán)利要求8所述的照相機模組，其特征在于，從上述微透鏡的受光面到上述平坦化層的受光面的距離比上述攝像透鏡的焦點深度 大。
【專利摘要】根據(jù)實施方式，提供一種固體攝像裝置。固體攝像裝置具備傳感器基板、微透鏡和平坦化層。傳感器基板以2維陣列狀配置有多個光電變換元件。微透鏡設在與多個光電變換元件的各受光面分別對置的位置，將入射的光向上述光電變換元件聚光。平坦化層設在微透鏡的光入射的一側(cè)，折射率比空氣的折射率高，并且是微透鏡的折射率的1/1.3倍以下。
【IPC分類】H01L27/146
【公開號】CN105280656
【申請?zhí)枴緾N201510309038
【發(fā)明人】宇家真司, 幸山裕亮
【申請人】株式會社東芝
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年6月8日
【公告號】US20160028983