CN113169195A - 固体摄像装置 - Google Patents
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Abstract
固体摄像装置(1)具备：半导体基板(20)，其具有设置有多个光感应区域(3)的主面(20a)；及绝缘膜(30)，其设置于半导体基板(20)的主面(20a)；在将半导体基板(20)的主面(20a)设为基准面(K)的情况下，自基准面(K)起的绝缘膜(30)的厚度(T)为0.5μm以上，绝缘膜(30)中的与主面相反侧的面(主面(30b))为具有平坦性的面，在光感应区域(3)中，在半导体基板(20)的主面(20a)设置有自基准面(K)起的深度互不相同的多种底面(R)。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体摄像装置。
背景技术
在构成CMOS等影像传感器的固体摄像装置中，有对包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域具有灵敏度的装置。对紫外区域具有灵敏度的固体摄像装置中，为了抑制紫外光所引起的元件劣化，在光感应区域形成有BPSG(Boro-phospho silicate glass(硼磷硅酸盐玻璃))膜等绝缘膜作为保护膜。为了使绝缘膜充分发挥作为保护膜的功能，需要例如1μm左右的厚度。在该情况下，认为在绝缘膜的上表面与半导体基板的主面之间产生入射光的干涉，使分光灵敏度相对于入射光的波长周期性地偏差。为了抑制这样的分光灵敏度的偏差，例如在专利文献1所记载的固体摄像装置中，在设置于半导体基板的主面的光感应区域中，将该主面形成为凹形状与凸形状连续的波型状且将绝缘膜的上表面设为平坦的面。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-3140号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在上述的现有的固体摄像装置中，绝缘膜的膜厚对应于半导体基板的主面的凹凸形状而变化。由此，抑制绝缘膜全体中的膜厚变化的影响，特别是可谋求紫外区域中的灵敏度偏差的降低及灵敏度的稳定化。然而，在将绝缘膜作为保护膜形成得比较厚的固体摄像装置中，为了降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域的灵敏度偏差，需要花费更多工夫。
本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于，提供一种可降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差的固体摄像装置。
解决问题的技术手段
本发明的一方面的固体摄像装置，具备：半导体基板，其具有设置有多个光感应区域的主面；及绝缘膜，其设置于半导体基板的主面；在将半导体基板的主面设为基准面的情况下，自基准面起的绝缘膜的厚度为0.5μm以上，绝缘膜中的与主面相反侧的面为具有平坦性的面，光感应区域中，在半导体基板的主面设置有自基准面起的深度互不相同的多种底面。
在该固体摄像装置中，自基准面起的绝缘膜的厚度为0.5μm以上。可通过设置足够厚的绝缘膜，而使该绝缘膜作为针对紫外光的保护膜充分地发挥功能。另外，在该固体摄像装置中，绝缘膜中的与主面相反侧的面为具有平坦性的面，并将自基准面起的深度互不相同的多种底面设置于半导体基板的主面。由此，在入射光入射至光感应区域的情况下，在绝缘膜中的与主面相反侧的面、与半导体基板的主面中的各底面之间产生光路长度互不相同的多个干涉。因此，可使分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期彼此相互抵消而充分降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差。
另外，在多种底面中，自基准面起的深度相对浅的底面、及自基准面起的深度相对深的底面也可交替地相邻。在该情况下，与底面的深度阶梯状地变化的情况相比，可降低绝缘膜对半导体基板的主面的形状追随性。因此，可充分地提高绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性。
另外，固体摄像装置也可具有划定多种底面的各个的多种凹部，在俯视主面时，在第1方向上，深度不同的凹部连续，在正交于第1方向的第2方向上，深度相同的凹部彼此分开地排列。在该情况下，可通过第1方向上连续的各凹部有效地抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期。另外，由于基准面位于在第2方向上排列的凹部间，因而也可充分保证绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性。
另外，也可具有划定多种底面的各个的单一的凹部，在俯视主面时，在第1方向上，深度不同的底面连续，在正交于第1方向的第2方向上，深度相同的底面连续。在该情况下，由于可以充足的面积形成构成单一的凹部的各底面，因而可通过这些底面降低绝缘膜对半导体基板的主面的形状追随性。因此，可充分地提高绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性。
另外，也可具有划定多种底面的各个的多种凹部，在俯视主面时，在第1方向上，深度不同的凹部相互分开地排列，在正交于第1方向的第2方向上，深度相同的凹部相互分开地排列。在该情况下，由于基准面位于各凹部的周围，因而可充分保证绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性。
另外，也可具有划定多种底面的各个的多种凹部，在俯视主面时，在第1方向上，各凹部分别延伸，在正交于第1方向的第2方向上，深度不同的凹部相互分开地排列。在这样的结构中，也可使分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期彼此相互抵消，而充分降低包含紫外区域至近红外区域的宽波长区域内的灵敏度偏差。另外，可谋求各凹部的形状的简化。
另外，凹部中的至少一者也可具有划定多种底面的2种以上的单一的凹部。在该情况下，可更有效地抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期。
另外，凹部的开口宽度也可为绝缘膜的厚度的2倍以下。将绝缘膜成膜于凹部时，凹部的侧面中的成膜速度有较凹部的底面中的成膜速度更慢的倾向。因此，通过如上所述规定凹部的开口宽度，可由在凹部的侧面生长的绝缘膜、与在凹部的底面生长的绝缘膜充分地填充凹部内。由此，可充分地提高绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性。
另外，凹部的至少一个的开口宽度也可为绝缘膜的厚度以下。在该情况下，可由在凹部的侧面生长的绝缘膜、与在凹部的底面生长的绝缘膜更充分地填充凹部内。由此，可更充分地提高绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性。
另外，多种底面也可为5种以下。若深度位置不同的底面的种类过多，则难以维持底面的平坦性。可通过将多种底面设为5种以下，而维持底面的平坦性。
另外，绝缘膜中的与主面相反侧的面的凹凸高度也可小于多种底面中的最大深度。可通过充分地确保绝缘膜中的与主面相反侧的面的平坦性，而充分地产生利用多个干涉相互抵消分光灵敏度的偏差的周期的效果。
发明的效果
根据本发明，可降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差。
附图说明
图1是显示固体摄像装置的概略结构的俯视图。
图2是图1中的II-II线截面图。
图3是显示第1实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。
图4是图3中的规定位置处的截面图。
图5是显示灵敏度偏差的降低效果的图。
图6是显示凹部的宽度与绝缘膜的成膜状态的关系的概略图。
图7是显示凹部的开口宽度与绝缘膜的上表面的平坦性的关系的验证结果的照片。
图8是显示第1实施方式的变形例的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大截面图。
图9是显示第1实施方式的其他变形例的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大截面图。
图10是显示第2实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。
图11是图10中的规定位置处的截面图。
图12是显示第3实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。
图13是图12中的规定位置处的截面图。
图14是显示第4实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。
图15是图14中的规定位置处的截面图。
图16是显示第4实施方式的变形例的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。
图17是图16中的规定位置处的截面图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的一方面的固体摄像装置的优选的实施方式进行详细的说明。
[固体摄像装置的概略结构]
首先，对各实施方式中共同的固体摄像装置的概略结构进行说明。图1是显示固体摄像装置的概略结构的俯视图。另外，图2是图1中的II-II线截面图。固体摄像装置1如图1所示，具备多个光感应区域3、多个传送栅极部5、多个抗晕光栅极部7、多个抗晕光漏极部9及移位寄存器部11。这些结构形成于半导体基板20的主面20a上。本实施方式的固体摄像装置1为例如表面入射型的影像传感器，一个光感应区域3构成一个像素。
各光感应区域3感应光的入射而产生对应于入射光强度的电荷。即，光感应区域3作为光电转换部发挥功能。在本实施方式中，光感应区域3的平面形状呈由两条长边与两条短边组成的长方形状。多个光感应区域3沿与沿光感应区域3的长边方向的第1方向正交的第2方向(沿光感应区域3的短边方向的方向)排列，并沿一维方向呈阵列状配置。光感应区域3的形状不限定于上述的大致矩形状，可采用各种形状。
各传送栅极部5分别与光感应区域3对应，且配置于形成光感应区域3的平面形状的一短边侧。即，多个传送栅极部5在形成光感应区域3的平面形状的一短边侧，沿第2方向排列。传送栅极部5取得由光感应区域3产生的电荷，并将取得的电荷作为信号电荷沿第1方向传送。在相邻的传送栅极部5之间，配置有隔离区域13。隔离区域13实现传送栅极部5间的电气分离。
各抗晕光栅极部7分别与光感应区域3对应，且配置于形成光感应区域3的平面形状的另一短边侧。即，多个抗晕光栅极部7在形成光感应区域3的平面形状的另一短边侧，沿上述第2方向排列。抗晕光栅极部7取得由光感应区域3产生的电荷，并将取得的电荷作为无用电荷沿第1方向传送。在相邻的抗晕光栅极部7之间，配置有上述隔离区域13。隔离区域13实现抗晕光栅极部7间的电气分离。
各抗晕光漏极部9分别对应于多个抗晕光栅极部7，且与抗晕光栅极部7沿第1方向相邻配置。即，多个抗晕光漏极部9在形成光感应区域3的平面形状的另一短边侧，沿上述第2方向排列。抗晕光漏极部9连接于规定的固定电位，且排出自对应的抗晕光栅极部7传送的无用电荷。
移位寄存器部11分别对应于多个传送栅极部5，且与传送栅极部5沿第1方向相邻配置。即，多个移位寄存器部11在形成光感应区域3的平面形状的另一短边侧，沿上述第2方向排列。移位寄存器部11接收分别自传送栅极部5传送的信号电荷，将其沿上述第2方向传送，并依序输出至读取放大部15。自移位寄存器部11输出的信号电荷由读取放大部15转换成电压，并作为配置于第2方向的每个光感应区域3的电压输出至固体摄像装置1的外部。
在除了多个光感应区域3的区域，配置有遮光膜LS。在本实施方式中，以覆盖传送栅极部5、抗晕光栅极部7、抗晕光漏极部9、移位寄存器部11的方式配置遮光膜LS。遮光膜LS防止光入射至这些区域，且可防止因入射至这些区域的光而产生无用电荷。
在光感应区域3中，如图2所示，在半导体基板20的主面20a，在每个像素设置有下述的凹凸形状。另外，在半导体基板20的主面20a上设置有绝缘膜30。半导体基板20具有相互相对的主面20a与主面20b。在本实施方式中，主面20a为半导体基板20中的光入射面。半导体基板20构成为自主面20b侧起包含p型半导体区域21、p-型半导体区域22、n+型半导体区域23、p+型半导体区域24及氧化膜25。在本实施方式中，半导体基板20由Si构成。在半导体基板20由Si构成的情况下，使用B等3族元素作为p型杂质，且使用N、P、As等5族元素作为n型杂质。
氧化膜25为例如氧化硅膜。该氧化膜25在传送栅极部5中作为MOS晶体管的栅极氧化膜发挥功能。另外，氧化膜25具有防止在光感应区域3中来自绝缘膜30的成分侵入至半导体基板20的作用。例如如下所述绝缘膜30为BPSG膜的情况下，氧化膜25防止来自该BPSG膜的B(硼)或P(磷)侵入至半导体基板20。另外，在半导体基板20设置氧化膜25的情况下，可将该氧化膜25的表面视作半导体基板20的主面20a。未在半导体基板20设置氧化膜25的情况下，p+型半导体区域24的表面成为半导体基板20的主面20a。构成半导体基板20的半导体区域不限定于图2的结构。例如也可不设置p+型半导体区域24，而使n+型半导体区域23位于p-型半导体区域22上，且在n+型半导体区域23之上直接形成氧化膜25。
绝缘膜30具有相互相对的主面30a与主面30b。主面30a为朝向半导体20的主面20a侧的面，主面30b为朝向与半导体基板20的主面20a相反侧的面。绝缘膜30可通过例如蒸镀等形成。主面30a为追随设置于半导体基板20的主面20a的凹凸形状的形状的面。主面30b通过回焊或CMP(Chemical Mechanical Polishing(化学机械研磨))等，成为相对于凹凸形状具有足够的平坦性的面。绝缘膜30为例如BPSG(Boro-phospho silicate glass)膜，也作为防反射膜(AR膜)发挥功能。另外，在将半导体基板20的主面20a设为基准面K的情况下，自基准面K起的绝缘膜30的厚度T为0.5μm以上。由此，绝缘膜30也作为用于抑制因紫外光引起的元件劣化的保护膜发挥功能。
绝缘膜30的厚度T为例如0.5μm～3μm，优选为0.6μm～1.5μm。绝缘膜30的厚度T的下限值为考虑到发挥作为保护膜的功能、即足够的耐紫外光性的值。另外，绝缘膜30的厚度T的上限值为考虑到红外区域内的灵敏度的偏差的产生或工艺上的限制(例如形成接触孔的容易性)等的值。由于在超出1.0μm的范围中耐紫外光性的提高效果减小，因而在本实施方式中，绝缘膜30的厚度T为1.0μm。
[第1实施方式]
图3是显示第1实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。图3中，为了便于说明而省略绝缘膜30，另一方面，显示XYZ轴。X轴为对应于图1中的第2方向的轴，Y轴为对应于图1中的第1方向的轴。Z轴为对应于半导体基板20的厚度方向的轴。另外，图4是图3中的规定位置处的截面图。图3(a)为X1-X1线截面图，图3(b)为X2-X2线截面图，图3(c)为X3-X3线截面图，图3(d)为X4-X4线截面图，图3(e)为Y-Y线截面图。
如图3及图4所示，在光感应区域3中，在半导体基板20的主面20a，设置有自基准面K起的深度互不相同的多种底面R。在本实施方式中，设置有深度不同的4种底面RA～RD，底面RA～RD的各个由例如通过选择性地热氧化半导体基板20的主面20a，且将该热氧化的部分进行湿蚀刻而获得的4种凹部PA～PD划定。凹部PA～PD及底面RA～RD俯视时均为将第1方向设为长边，将第2方向设为短边的长方形状。
凹部PA～PD的内侧壁面如图4所示，以自开口面侧朝向底面侧收窄的方式倾斜。在本实施方式中，底面RA的深度ZA为50nm，底面RB的深度ZB为90nm，底面RC的深度ZC为140nm，底面RD的深度ZD为180nm。凹部P的开口宽度L为绝缘膜30的厚度T的2倍以下，另外，凹部P的至少一个的开口宽度L为绝缘膜30的厚度T以下。此处，凹部P呈长方形状，开口宽度L由凹部P的开口面中的短边方向的宽度规定。在本实施方式中，凹部PA的开口宽度LA为2.0μm，凹部PB的开口宽度LB为1.5μm，凹部PC的开口宽度LC为1.0μm，凹部PD的开口宽度LD为1.0μm。
在本实施方式中，如图3及图4所示，在俯视主面20a时，在第1方向上深度不同的凹部P连续。更详细而言，关于第1方向，以凹部PA、凹部PC、凹部PB、凹部PD的顺序形成有一个配置图案，且该配置图案为沿第1方向重复排列的状态。通过该配置图案，在本实施方式中，关于第1方向进行观察时，自基准面K起的深度相对浅的底面R、及自基准面K起的深度相对深的底面R相邻(参照图4(e))。即，这些底面R未划定关于第1方向阶梯状地变深的形状或阶梯状地变浅的形状，在相邻的底面R之间呈山谷形状。
另外，在本实施方式中，如图3及图4所示，在俯视主面20a时，在第2方向上，深度相同的凹部P相互分开地排列。在凹部PA～凹部PD的各个中，第2方向的分开宽度F均为0.2μm。即，关于第2方向，成为在凹部PA间、凹部PB间、凹部PC间、凹部PD间，以0.2μm的宽度介有基准面K的状态(参照图4(a)～(d))。
如以上所说明的那样，在固体摄像装置1中，自基准面K起的绝缘膜30的厚度T为0.5μm以上。可通过设置厚度T足够的绝缘膜30，而使该绝缘膜30作为针对紫外光的保护膜充分地发挥功能。因此，可抑制因紫外光使固体摄像装置1劣化，而可抑制产生因劣化引起的检测精度降低等的不良状况。
另外，在固体摄像装置1中，绝缘膜30中的主面30b为具有平坦性的面，且将自基准面K起的深度互不相同的多种底面R设置于半导体基板20的主面20a。由此，在入射光入射至光感应区域3的情况下，在绝缘膜30的主面30b、与半导体基板20的主面20a中的底面RA～RD之间产生光路长度互不相同的多个干涉。因此，如图5(a)所示，分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期相互抵消。因此，如图5(b)所示，若与在半导体基板20的主面20a与绝缘膜30的主面30b之间产生单一的光路长度的干涉的情况相比，则可降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差。
另外，在本实施方式中，在多种底面R中，自基准面K起的深度相对浅的底面R、及自基准面K起的深度相对深的底面R交替地相邻。在该情况下，与底面R的深度阶梯状地变化的情况相比，可降低绝缘膜30对半导体基板20的主面20a的形状追随性。因此，可充分地提高绝缘膜30的主面30b的平坦性。可通过充分提高绝缘膜30的主面30b的平坦性，而如预期那样产生相互抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期的效果。
另外，在本实施方式中，由多种凹部PA～PD划定多种底面RA～RD的各个。于是，在俯视主面20a时，在第1方向上，深度不同的凹部P连续，在第2方向上，深度相同的凹部彼此分开地排列。根据这样的结构，可通过在第1方向上连续的各凹部P有效地抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期。另外，由于基准面K位于在第2方向上排列的凹部P间，因而也可充分保证绝缘膜30的主面30b的平坦性。
另外，在本实施方式中，关于第2方向，在凹部P间介有基准面K，在该基准面K与绝缘膜30的主面30b之间也会产生一个光路长度不同的干涉。这也有助于相互抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期，且以提高包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差的降低效果的方式发挥作用。
另外，在本实施方式中，凹部P的开口宽度L为绝缘膜30的厚度T的2倍以下，凹部P的至少一个的开口宽度L为绝缘膜30的厚度T以下。将绝缘膜30成膜于凹部P时，凹部P的侧面(内侧壁面)中的成膜速度有较凹部P的底面中的成膜速度更慢的倾向。例如，在凹部P的底面，沿纵向及横向进行成膜，与此相对，在凹部的侧面，主要仅进行横向的成膜，因此，凹部P的侧面中的成膜速度为凹部P的底面中的成膜速度的一半左右。因此，在凹部P的开口宽度L超过绝缘膜30的厚度T的2倍的情况下，如图6(a)所示，在凹部P内绝缘膜30填充不满，这成为使绝缘膜30的主面30b产生凹凸的主要原因。与此相对，在凹部P的开口宽度L为绝缘膜30的厚度T的2倍以下的情况下，如图6(b)所示，可由在凹部P的侧面生长的绝缘膜30、与在凹部P的底面生长的绝缘膜30充分地填充凹部P内。由此，可充分地提高绝缘膜30的主面30b的平坦性。
图7是显示凹部的开口宽度与绝缘膜的上表面的平坦性的关系的验证结果的照片。均将自基准面起的绝缘膜(BPSG膜)的厚度设为0.6μm。图7(a)是凹部的线宽/间隔为3.0μm/3.0μm时的结果，图7(b)是凹部的线宽/间隔为1.2μm/1.2μm时的结果。另外，图7(c)是凹部的线宽/间隔为0.6μm/0.6μm时的结果。图7(a)中，凹部的开口宽度为绝缘膜的厚度的5倍，追随凹部的形状而在绝缘膜的上表面显现出凹凸。另一方面，图7(b)中，凹部的开口宽度为绝缘膜的厚度的2倍，绝缘膜的上表面的平坦性得到改善。另外，图7(c)中，凹部的开口宽度与绝缘膜的厚度相同，绝缘膜的上表面的平坦性进一步得到改善。
使用BPSG膜作为绝缘膜30的情况下，由于BPSG膜为玻璃，因而一般流动性较低。该流动性根据回焊时间、回焊温度、B(硼)及P(磷)的浓度等条件而变化，但越微细的工艺，高温·长时间的回焊越难，而限制利用回焊的BPSG膜的平坦化。与此相对，可通过基于绝缘膜30的厚度T规定凹部P的开口宽度L，且使主面20a的局部的凹凸紧密化，而不拘于回焊条件地实现绝缘膜30的主面30b的平坦化。
关于绝缘膜30的主面30b的平坦性，基于充分产生利用多个干涉相互抵消分光灵敏度偏差的周期的效果的观点，优选为绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度(主面30b中最高的凸部与最低的凹部的高度差)小于多种底面R中的最大深度。另外，更优选为绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度为多种底面R中的最大深度的0.5倍以下，特别优选为0.1倍以下。在本实施方式中，自基准面K起的深度最大的为底面RD，底面RD的深度ZD为180nm。因此，绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度优选为小于180nm，更优选为90nm以下，特别优选为18nm以下。
另外，基于同样的观点，绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度也可小于多种底面R中的最大深度与最小深度的差。在该情况下，优选为绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度为多种底面R中的最大深度与最小深度的差的0.5倍以下。在本实施方式中，由于自基准面K起的深度最大的为底面RD(深度ZD＝180nm)，深度最小的为底面RA(深度ZA＝50nm)，因而其差为130nm。因此，绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度也可小于130nm，更优选为65nm以下。
再者，基于同样的观点，优选为绝缘膜30的主面30b中的凹凸高度为绝缘膜30的厚度T的10％以下，更优选为5％以下。考虑到主面30b的凹凸的情况下，只要将基准面K至主面30b的最高的凸部的顶部的长度设为绝缘膜30的厚度T即可。
另外，在本实施方式中，多种底面R为5种以下。若深度位置不同的底面R的种类过多，则难以维持底面R的平坦性。可通过将多种底面R设为5种以下，而维持底面R的平坦性。
图8是显示第1实施方式的变形例的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大截面图。同图中，显示相当于图3中的Y-Y线截面图的部分的截面图。在该变形例中，与上述实施方式的不同点在于由5种凹部PA～PE划定深度不同的5种底面RA～RE。底面RA的深度ZA为50nm，底面RB的深度ZB为70nm，底面RC的深度ZC为90nm，底面RD的深度ZD为140nm，底面RE的深度ZD为180nm。另外，关于第1方向，以凹部PA、凹部PD、凹部PC、凹部PE、凹部PB的顺序形成有一个配置图案，且为该配置图案沿第1方向重复排列的状态。在该方式中，可更有效地产生相互抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期的效果。因此，可进一步充分地降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差。
图9是显示第1实施方式的另一变形例的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大截面图。如同图所示，在该变形例中，5种凹部PA～PE的相对于第1方向的长度为图8所示的方式的一半。在该方式中，关于第1方向，以凹部PA、凹部PD、凹部PC、凹部PE、凹部PB、凹部PE、凹部PC、凹部PD、凹部PA、凹部PB的顺序形成有一个配置图案，且为该配置图案沿第1方向重复排列的状态。在该方式中，在主面20a中相邻的底面R之间形成的山谷形状更密集，而可谋求绝缘膜30的主面30b的平坦性的提高。
[第2实施方式]
图10是显示第2实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。另外，图11是图10中的规定位置处的截面图。如图10及图11所示，在第2实施方式中，由单一的凹部P划定多种底面RA～RD的各个。即，在该方式中，凹部P彼此不分开，一个凹部P中包含有多个深度的底面R。另外，在俯视主面20a时，在第1方向上，深度不同的底面R连续，在第2方向上，深度相同的底面R连续。
更详细而言，在该方式中，关于第1方向，以底面RA、底面RC、底面RB、底面RD的顺序形成有一个配置图案，且为该配置图案沿第1方向重复排列的状态。各底面R的深度与第1实施方式同样。即，底面RA的深度ZA为50nm，底面RB的深度ZB为90nm，底面RC的深度ZC为140nm，底面RD的深度ZD为180nm。底面RA～RD的开口宽度(此处为第1方向的宽度)L不依赖于绝缘膜30的厚度，充分大于厚度T。此处，底面RA的宽度LA为10.5μm，底面RB的宽度LB为8.3μm，底面RC的宽度LC为8.0μm，底面RB的宽度LD为7.8μm。
在本实施方式中，构成单一的凹部P的底面RA～RD以充足的面积形成。因此，在整体观察凹部P的情况下，底面RA～RD为具有一定的平坦性的面，因而可降低将绝缘膜30形成于半导体基板20的主面20a时的绝缘膜30的形状追随性。因此，可充分地提高绝缘膜30中的主面30b的平坦性。
[第3实施方式]
图12是显示第3实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。另外，图13是图12中的规定位置处的截面图。如图12及图13所示，在第3实施方式中，与第1实施方式同样，由多种凹部PA～PD划定多种底面RA～RD的各个。另外，在俯视主面20a时，在第1方向上，深度不同的凹部P彼此分开地排列，在第2方向上，深度相同的凹部P彼此分开地排列。
第1方向上的凹部PA～PD的配置图案、底面RA～RD的深度ZA～ZD及凹部PA～PD的开口宽度LA～LD均与第1实施方式相同。另外，在凹部PA～凹部PD的各个中，第1方向及第2方向的分开宽度F均为1.0μm。因此，在本实施方式中，成为以包围凹部PA～凹部PD的方式，以1.0μm的宽度介有基准面K的状态(参照图13(a)～(e))。
在本实施方式中，由于基准面K位于凹部PA～PD的周围，因而充分保证绝缘膜30的主面30b的平坦性。另外，在位于凹部PA～PD的周围的基准面K与绝缘膜30的主面30b之间也会产生一个光路长度不同的干涉。这也有助于相互抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期，且以提高包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差的降低效果的方式发挥作用。
[第4实施方式]
图14是显示第4实施方式的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。另外，图15是图14中的规定位置处的截面图。如图14及图15所示，在第4实施方式中，与第1实施方式同样，由多种凹部PA～PD划定多种底面RA～RD的各个。另外，在俯视主面20a时，在第1方向上，各凹部PA～PD分别延伸，在第2方向上，深度不同的凹部PA～PD相互分开地排列。
在本实施方式中，关于第2方向，以凹部PD、凹部PB、凹部PC、凹部PA的顺序形成有一个配置图案，且为该配置图案沿第2方向重复排列的状态。底面RA～RD的深度ZA～ZD、凹部PA～PD的开口宽度(此处为第2方向的宽度)LA～LD均与第1实施方式相同。在凹部PA～凹部PD的各个，第2方向的分开宽度F为0.2μm。
在本实施方式中，可使分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期彼此相互抵消，而充分降低包含紫外区域至近红外区域的宽的波长区域内的灵敏度偏差。另外，在本实施方式中，由于凹部PA～PD的各个为沿第1方向带状地设置的结构，因而可谋求凹部PA～PD的形状的简化。
图16是显示第4实施方式的变形例的固体摄像装置的光感应区域的一部分的主要部分放大俯视图。另外，图17是图16中的规定位置处的截面图。该变形例与上述第4实施方式的不同点在于：凹部P中的至少一者具有划定多种底面R的2种以上的单一的凹部P。
在该方式中，由2种凹部PA、PE划定3种底面RA～RC。凹部PA、PE与第4实施方式同样，沿第1方向延伸，且在第2方向上相互分开地排列。在该方式中，关于第2方向，以凹部PA、凹部PE的顺序形成有一个配置图案，且为该配置图案沿第2方向重复排列的状态。
底面RA由凹部PA划定，底面RB及底面RC由凹部PE划定。在凹部PE中，在中央划定底面RC，在底面RC的两侧分别划定底面RB。底面RA的深度ZA为50nm，底面RB的深度ZB为90nm，底面RC的深度ZC为140nm。凹部PA的开口宽度(此处为第2方向的宽度)LA为2.0μm，凹部PE的开口宽度LE为2.5μm。在凹部PE中，底面RC的宽度(第2方向的宽度)也可大于底面RB的宽度。凹部PA与凹部PE间的第2方向的分开宽度F为0.5μm。在这样的方式中，也可谋求凹部PA、PE的形状的简化，且可更有效地抵消分光灵敏度相对于入射光的波长的偏差的周期。
[其他的变形例]
本发明并非限定于上述实施方式。例如在上述各实施方式中，例示了将多个光感应区域3沿一维方向呈阵列状配置的结构，但也可采用将多个光感应区域沿2维方向呈阵列状配置的结构。另外，在上述各实施方式中，例示了长方形状的底面R及凹部P，但这些形状也可为正方形状等其他的矩形状，也可为圆形状、椭圆形状、长圆形状等。凹部P的开口宽度L在矩形状的情况下由短边的宽度规定，若为椭圆形状，则由短轴方向的直径规定。
凹部P及底面R的尺寸可适当设计变更。上述的各实施方式中例示的值特别是基于抑制紫外区域中的分光灵敏度的偏差的观点而设计，但也可以例如抑制可视区域或近红外区域内的分光灵敏度的偏差的目的调整凹部P及底面R的尺寸。另外，在上述的各方式中，相互平行地图示绝缘膜30的主面30b与底面R，但也可在相互抵消分光灵敏度的偏差的周期的效果不受损失的范围内，使绝缘膜30的主面30b与底面R成为非平行。
符号的说明
1…固体摄像装置、3…光感应区域、20…半导体基板、20a…主面、30…绝缘膜、30b…主面、K…基准面、L(LA～LE)…开口宽度、P(PA～PE)…凹部、R(RA～RE)…底面、T…绝缘膜的厚度。
Claims (11)
1.一种固体摄像装置，其中，
具备：
半导体基板，其具有设置有多个光感应区域的主面；及
绝缘膜，其设置于所述半导体基板的所述主面，
在将所述半导体基板的所述主面设为基准面的情况下，自所述基准面起的所述绝缘膜的厚度为0.5μm以上，
所述绝缘膜中的与所述主面相反侧的面为具有平坦性的面，
在所述光感应区域中，在所述半导体基板的所述主面，设置有自所述基准面起的深度互不相同的多种底面。
2.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
在所述多种底面中，自所述基准面起的深度相对浅的底面、及自所述基准面起的深度相对深的底面交替地相邻。
3.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
具有划定所述多种底面的各个的多种凹部，
在俯视所述主面时，在第1方向上，深度不同的所述凹部连续，在与所述第1方向正交的第2方向上，深度相同的所述凹部相互分开地排列。
4.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
具有划定所述多种底面的各个的单一的凹部，
在俯视所述主面时，在第1方向上，深度不同的所述底面连续，在与所述第1方向正交的第2方向上，深度相同的所述底面连续。
5.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
具有划定所述多种底面的各个的多种凹部，
在俯视所述主面时，在第1方向上，深度不同的所述凹部相互分开地排列，在与所述第1方向正交的第2方向上，深度相同的所述凹部相互分开地排列。
6.如权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
具有划定所述多种底面的各个的多种凹部，
在俯视所述主面时，在第1方向上，各凹部分别延伸，在与所述第1方向正交的第2方向上，深度不同的凹部相互分开地排列。
7.如权利要求6所述的固体摄像装置，其中，
所述凹部中的至少一者具有划定所述多种底面的2种以上的单一的凹部。
8.如权利要求3～7中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述凹部的开口宽度为所述绝缘膜的厚度的2倍以下。
9.如权利要求3～8中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述凹部的至少一个的开口宽度为所述绝缘膜的厚度以下。
10.如权利要求1～9中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述多种底面为5种以下。
11.如权利要求1～10中任一项所述的固体摄像装置，其中，
所述绝缘膜中的与所述主面相反侧的面的凹凸高度小于所述多种底面中的最大深度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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