光電轉(zhuǎn)換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明設及顏色傳感器等光電轉(zhuǎn)換裝置。
【背景技術】
[0002] 即使房間的照明的色溫不同，人的眼睛也不太感覺到顏色的變化，通常該特性被 稱為顏色適應。例如，當從因色溫高而看起來發(fā)藍的巧光燈照明的房間進入因色溫低而看 起來發(fā)黃的白識燈照明的房間時，房間的白色墻壁最初看起來發(fā)黃，但稍過一會，剛看起來 發(fā)黃的墻壁會變得看起來發(fā)白。人的視覺具有顏色適應運樣的特性，因此，當房間的照明的 顏色不同時，即使電視機顯示相同的圖像，該圖像看起來也會是不同的顏色。
[0003] 近年來，伴隨著液晶電視機的高畫質(zhì)化，對W下功能的期望高漲起來:通過根據(jù)房 間的照明的種類來對圖像的色感進行微調(diào)整，使得即使房間的照明的色溫變化，看起來也 是自然的圖像。因此，對房間的色溫進行檢測的顏色傳感器在液晶電視機上的裝載逐步發(fā) 展，使得能夠?qū)Ψ块g的色溫進行檢測，W與眼睛的顏色適應對應的方式自動地控制圖像的 色感。此外，在如智能手機和平板PC(計算機)等那樣可移動的設備上裝載的液晶屏幕的情 況下，周圍的照明隨著觀看場所的不同而時刻變化，因此，像顏色傳感器那樣自動地檢測色 溫的傳感器變得更加重要。
[0004] 該顏色傳感器構(gòu)成為從環(huán)境光中分別感測可見光區(qū)域中的作為=原色的R(紅 色）、G(綠色）、B(藍色）的光譜下，將顏色傳感器稱為RGB傳感器）。
[0005] 在該RGB傳感器中，為了感測環(huán)境光，使用多個光電轉(zhuǎn)換元件，作為該光電轉(zhuǎn)換元 件的器件一般由光電二極管構(gòu)成。該光電二極管本身不能識別顏色，僅能夠檢測光的強度 (光量）。因此，在將圖像轉(zhuǎn)換為電信號的情況下，為了識別顏色，在各光電二極管上覆蓋彩 色濾光片，利用各光電二極管檢測作為光的3原色的R(紅色）、G(綠色）、B(藍色）的光的光 量，由此，從光電二極管取得顏色信號。
[0006] W往，在RGB傳感器中，為了將環(huán)境光分成R(紅色）、G(綠色）、B(藍色）的S原色的 光，使用通過由金屬材料的吸收產(chǎn)生的遮光或光的干設來僅使特定波長透射或反射的彩色 濾光片的方法是通常的方法。
[0007] 另一方面，數(shù)字靜物攝像機、視頻攝像機等利用由二維固體攝像元件構(gòu)成的光電 轉(zhuǎn)換元件對被拍攝體進行拍攝而將被拍攝體圖像化的二維固體攝像裝置也逐漸增加。而 且，在作為目前主流的固體攝像元件的CCD(電荷禪合元件:Charge Coupled Device)攝像 元件、CMOS(互補型金屬氧化膜半導體場效應晶體管，Complementary Metal Oxide Semiconductor)攝像元件的各像素上，也裝載有R(紅色）、G(綠色）、B(藍色）的彩色濾光片 作為忍片上濾光片，為了除去運些彩色濾光片無法除去的紅外光，在殼體上搭載有去紅外 濾光片。
[0008] 但是，在上述W往的RGB傳感器中，為了形成將RGB的S原色的光分開的彩色濾光 片，需要巧巾光掩模，運樣需要巧巾光掩模成為在制造工序中使時間和成本增加的主要原因。
[0009] 為了減少運些時間和成本，提出了對金屬薄膜實施納米級的微細加工而形成周期 性結(jié)構(gòu)來作為代替上述彩色濾光片的光波長選擇性濾光片，利用使光入射該結(jié)構(gòu)而被激發(fā) 的表面等離子體共振所引起的光的異常透射現(xiàn)象。
[0010] 關于該利用表面等離子體共振的波長選擇性濾光片（W下記載為等離子體濾光 片），在專利文獻1中有詳細說明。作為使該異常透射現(xiàn)象發(fā)生的手段，有各種方法，例如，如 圖9所示，有形成50~200nm左右的薄的金屬膜501，在金屬膜501W按每個透射波長決定的 周期圖案化形成微細的孔陣列502、502、502、......而形成光學濾光片層500的方法。在光入 射該光學濾光片層500時透射的光譜波形在圖10中示出。但是，表面等離子體共振因在某導 電材料膜與電介質(zhì)膜的界面產(chǎn)生的表面等離子體與由入射光產(chǎn)生的消逝場光(evanescent field Ii曲t)的共振而產(chǎn)生，因此，為了高效率地產(chǎn)生表面等離子體共振，優(yōu)選導電材料 膜、電介質(zhì)膜為單一結(jié)構(gòu)(材料、折射率等物性的均勻性、孔周期和形狀的均勻性），優(yōu)選電 介質(zhì)膜為無分散的光學特性。上述導電材料膜是指，W單體為導體、在任意波段具有70% W 上的反射率且常溫為固體的金屬元素構(gòu)成的膜W及它們的合金或氧化物(參照非專利文獻 Do
[0011] 例如，作為金屬材料，使用選自侶、銅、銀、金、氮化鐵、氮化錯、儀、鉆或它們的合金 中的材料。
[0012] 特別地，侶W及侶與銅的合金具有：
[0013] (i)等離子體頻率為紫外線波長，因此在比可見光長的波長區(qū)域產(chǎn)生共振現(xiàn)象，
[0014] (ii)因為是通常的半導體工藝中使用的材料，所W即使在工藝整合時也不需要特 殊的裝置和材料，
[001引（iii)材料廉價，
[0016] (iv)制作工藝簡單，能夠一并形成與各個波長對應的光學濾光片等優(yōu)點，被采用 的情況較多。
[0017] 此外，等離子體頻率比上述金屬低，可見光下為透明，因而在可見光~近紅外線具 有等離子體頻率的 WIT0(Sn: In2〇3)為代表的Iri2〇3類、AZ0(A1:化0)、GZ0(Ga:化0)、BZ0(B: ZnO)、WlZO(In = ZnO)為代表的化0類、IGZO類的金屬氧化物透明導電材料，也用于表面等離 子體濾光片的材料。
[001引為了形成使用了上述運樣的等離子體濾光片的RGB傳感器，需要將W使R(紅色）、G (綠色）、B(藍色）的各色透射的方式設計的周期性結(jié)構(gòu)彼此相鄰地配置。
[0019] 根據(jù)非專利文獻2,在使用Al作為金屬材料W膜厚150nm形成的具有圓形孔陣列的 周期結(jié)構(gòu)的濾光片的情況下，如圖11所示，為了使B(藍色、波長450nm)、G(綠色、波長 550皿)、R(紅色、波長650皿)的光透射，需要使孔間周期a分別為260皿、340皿、420皿。此外， 透射的光的波長A與孔間周期(光柵常數(shù))a具有圖12所示的線性關系。其中，上述孔間周期a 根據(jù)金屬材料及其周邊的絕緣膜材料而變化。
[0020] 此外，伴隨CC時暴像元件等的高像素數(shù)化，各像素尺寸變小，到相鄰的像素為止的 距離也變小，如專利文獻2所記載的那樣，按照各區(qū)域?qū)⒉煌芷诘臑V光片分離地形成，W 使期望的波長的光透射。如果將運些濾光片重疊配置，則會產(chǎn)生多種波長的光透射而波長 選擇性下降、某波長的透射率下降等的問題。
[0021 ]此外，即使將運些濾光片分離配置，如果不使其距離合適，也會產(chǎn)生W下問題。圖 13中示出配置的一例進行說明。將使R(紅色）、G(綠色）、B(藍色）的不同的3波長的光透射的 等離子體濾光片102、103、101如圖13所示配置。等離子體濾光片101中W均勻的孔間周期Pl 配置有各孔，同樣地等離子體濾光片102中W均勻的孔間周期P2配置有各孔，等離子體濾光 片103中W均勻的孔間周期P3配置有各孔。
[0022] 運些等離子體濾光片101、102、103單獨存在的情況下，僅為透射各色的光的孔間 周期，因此得到波長選擇性良好的透射光譜波形。但是，如圖13所示那樣配置的情況下，在 等離子體濾光片101與等離子體濾光片102之間，構(gòu)成等離子體濾光片101的孔與構(gòu)成等離 子體濾光片102的孔的間隔a成為與上述周期P1、P2不同的周期a,與該周期a對應的波長的 光會稍微透射一些。等離子體濾光片102與等離子體濾光片103之間的孔的周期b也是同樣 的。
[0023] 在專利文獻3中提出了解決該技術問題的現(xiàn)有技術之一。該專利文獻3中，盡可能 地使周期a與等離子體濾光片101的周期PU等離子體濾光片102的周期P2接近，使非有意地 透射的光的波長接近期望的波長。具體而言，將周期a規(guī)定為周期Pl、P2各自的0.75~1.25 倍（1.00±0.25)。
[0024] 現(xiàn)有技術文獻 [00巧]專利文獻
[00%] 專利文獻1:日本特許第3008931號公報
[0027] 專利文獻2:日本特開2007-187835號公報
[002引專利文獻3:日本特開2010-170085號公報
[0029] 非專利文獻
[0030] 非專利文獻 1: Alexandra Boltasseva et al .，Sience，Vol. 331 ,No . 6015， pp.290-291(21 Januaiy 2011)
[0031] 非專利文獻2:化oki Ikeda et al.，IEICE TRANSACTIONS on Electronics, Vol.E95-C No.2,pp.251-254(2012)
[0032] 非專利文獻3:NATURE COMMUNICATIONS IDOI :10.1038/ncommsl058

【發(fā)明內(nèi)容】

[0033] 發(fā)明要解決的技術問題
[0034] 可是，在專利文獻3的情況下，例如存在如下問題:假定P2〉P1，P1和P2的尺寸被限 定在滿足下述的(式1)所述的周期a的存在條件的范圍。
[0035] (式1)P2X0.75< 周期 a<PlX1.25
[0036] 例如，相對于等離子體濾光片101的周期Pl，作為相鄰的等離子體濾光片102的周 期，Pl的2倍不滿足上述(式1)，因此不能設定。等離子體濾光片通過任意改變掩模圖案，能 夠同時在一個金屬薄膜上形成包含RGBW外的波長的幾種等離子體濾光片，運是一個很大 的優(yōu)點，但如上述那樣配置、即周期受到很大的制約，會使上述優(yōu)點減半。
[0037] 因此，本發(fā)明的技術問題在于，提供一種具