CN114556593A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种摄像装置，其包括：半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，其中，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，其中，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱。

Description

摄像装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年10年24日提交的日本专利申请JP2019-193308的优先权权益，因此将该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及摄像装置。
背景技术
近年来，抑制光斑(flare)或重影(ghost)的技术在摄像装置中得到了发展。例如，由于入射光在摄像装置内部被反射之后通过非预期的光路进入摄像装置内部的光电转换部，从而发生光斑或重影。
因此，为了减少摄像装置内部的入射光的反射，已经考虑了如下的技术：该技术在设置有光电转换部的半导体基板的一个主表面上采用与入射光的波长区域相对应的凹凸结构(也称为蛾眼结构)(例如，PTL 1)。蛾眼结构是以比可见光波段中的光的波长小的周期布置的凹凸结构，并且能够使入射光的折射率持续变化，从而可以减少入射光的反射。
引用列表
专利文献
[PTL 1]国际公开号WO2015/001987
发明内容
技术问题
这里，蛾眼结构的反射抑制效果取决于其凹凸结构的具体形状。因此，期望通过考虑蛾眼结构的凹凸结构的具体形状来进一步抑制摄像装置内部的入射光的反射，并且期望进一步抑制通过非预期的光路进入光电转换部的入射光。
因此，期望提供一种进一步抑制光斑或重影等的发生的摄像装置。
解决问题的技术方案
根据本公开实施例的摄像装置包括：半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，其中，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，其中，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱。各所述支柱的纵横比为1以上，所述纵横比是通过将各所述支柱的高度除以各所述支柱的基部的在任意方向上的直径而确定的。
根据本公开实施例的摄像装置包括：半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，其中，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，其中，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱。各所述支柱在其顶端处具有平坦部，所述平坦部的在任意方向上的直径为10nm以下。
根据本公开实施例的摄像装置包括：半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，其中，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，其中，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱。各所述支柱的纵横比为1以上，所述纵横比是通过将各所述支柱的高度除以各所述支柱的基部的在任意方向上的直径而确定的，或者在各所述支柱的顶端处的平坦部的在任意方向上的直径为10nm以下。因此，例如，可以进一步抑制入射光在半导体基板的光接收侧主表面上的反射。
附图说明
[图1]图1是描述应用了根据本公开的技术的摄像装置的示意性构造的说明性示意图。
[图2]图2是根据本公开的第一实施例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图3A]图3A是第一实施例中的凹凸结构的具体形状的纵向截面图。
[图3B]图3B是示出由凹凸结构产生的光反射抑制效果的模拟结果的曲线图。
[图4A]图4A是第一实施例中的凹凸结构的具体形状的变化的纵向截面图。
[图4B]图4B是第一实施例中的凹凸结构的具体形状的变化的纵向截面图。
[图4C]图4C是第一实施例中的凹凸结构的具体形状的变化的纵向截面图。
[图5]图5是根据第一实施例的变形例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图6A]图6A是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图6B]图6B是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图6C]图6C是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图6D]图6D是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图6E]图6E是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图6F]图6F是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图6G]图6G是描述根据第一实施例的摄像装置中的凹凸结构的一个形成步骤的纵向截面图。
[图7]图7是根据本公开的第二实施例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图8]图8是根据第二实施例的第一变形例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图9]图9是根据第二实施例的第二变形例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图10]图10是根据第二实施例的第三变形例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图11]图11是根据第二实施例的第三变形例的摄像装置中的像素的构造的纵向截面图。
[图12A]图12A是描述根据第二实施例的摄像装置的一个形成步骤的纵向截面图。
[图12B]图12B是描述根据第二实施例的摄像装置的一个形成步骤的纵向截面图。
[图12C]图12C是描述根据第二实施例的摄像装置的一个形成步骤的纵向截面图。
[图12D]图12D是描述根据第二实施例的摄像装置的一个形成步骤的纵向截面图。
[图12E]图12E是描述根据第二实施例的摄像装置的一个形成步骤的纵向截面图。
[图12F]图12F是描述根据第二实施例的摄像装置的一个形成步骤的纵向截面图。
[图13]图13是根据本公开的第三实施例的摄像装置中的像素的构造的示例的纵向截面图。
[图14]图14是根据第三实施例的摄像装置中的像素的构造的变形例的纵向截面图。
[图15]图15是根据本公开的第四实施例的摄像装置中的像素的构造的示例的纵向截面图。
[图16]图16是根据第四实施例的摄像装置中的像素的构造的变形例的纵向截面图。
[图17]图17是根据本公开的第五实施例的摄像装置中的像素的构造的示例的纵向截面图。
[图18]图18是根据第五实施例的摄像装置中的像素的构造的变形例的纵向截面图。
[图19]图19是根据本公开的第六实施例的摄像装置中的像素的构造的示例的纵向截面图。
[图20]图20是根据第六实施例的摄像装置中的像素的构造的变形例的纵向截面图。
[图21]图21是示出包括根据本公开实施例的摄像装置的摄像系统的示意性构造的示例的框图。
[图22]图22是示出图21所示的摄像系统的摄像操作的示例的流程图。
[图23]图23是示出车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
[图24]图24是辅助说明车外信息检测部和摄像部的安装位置的示例的图。
[图25]图25是示出内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
[图26]图26是示出摄像头和相机控制单元(CCU：camera control unit)的功能构造的示例的框图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的实施例。下面描述的实施例仅是本公开的具体示例，并且根据本公开的技术不限于下面描述的方式。此外，本公开的构成要素的诸如排列、尺寸和尺寸比例等特性不限于附图中所示的方式。
为了便于说明，在下面描述的实施例中，在一些情况下，可以将基板或层堆叠的方向称为上下方向，并且可以将层层叠到基板或另一层上的方向称为向上方向。
需要注意，按以下顺序给出说明。
1.摄像装置的示意性构造
2.第一实施例
2.1.像素的构造
2.2.变形例
2.3.凹凸结构的形成方法
3.第二实施例
3.1.像素的构造
3.2.变形例
3.3.制造方法
4.第三实施例
5.第四实施例
6.第五实施例
7.第六实施例
8.应用例
(1.摄像装置的示意性构造)
首先，参考图1描述应用了根据本公开的技术的摄像装置的示意性构造。图1是描述应用了根据本公开的技术的摄像装置的示意性构造的说明性示意图。
如图1所示，例如，应用了根据本公开的技术的摄像装置100可以包括像素阵列部3、垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8，在像素阵列部3中，像素2以矩阵方式二维布置着。
例如，像素阵列部3、垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8设置在诸如硅基板等半导体基板上。此外，像素阵列部3、垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7和控制电路8可以设置在单个半导体基板上，或者可以分别设置在两个以上的半导体基板上。
各像素2包括光电转换部和将由光电转换部产生的电荷转换为像素信号的像素电路。例如，像素电路可以包括传输晶体管、放大晶体管、选择晶体管和复位晶体管。例如，光电转换部可以包括光电二极管，并且像素电路包括四个MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)。
需要注意，像素2可以设置在像素共用结构中。像素共用结构是其中彼此相邻的多个像素2共用像素电路的一部分或全部的结构。例如，相邻的多个像素2可以共用其各自传输晶体管的下游电路。具体地，相邻的多个像素2可以分别包括光电二极管、传输晶体管、共用的单个浮动扩散部(浮动扩散区域：FD)、共用的单个放大晶体管、共用的单个选择晶体管和共用的单个复位晶体管。
控制电路8控制摄像装置100的各部分的操作。具体地，控制电路8基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟产生时钟信号和控制信号，该时钟信号和控制信号用作诸如垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等部件的操作标准。此外，控制电路8还将所产生的时钟信号和控制信号输出到垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6等。
例如，垂直驱动电路4可以包括移位寄存器。垂直驱动电路4选择像素驱动配线10，并且以行为单位将脉冲信号供应给所选择的像素驱动配线10，从而驱动像素2。具体地，垂直驱动电路4以行为单位在垂直方向上依次选择和扫描像素阵列部3中所包括的像素2。因此，垂直驱动电路4能够从各像素2提取与通过光电转换产生的电荷量相对应的像素信号，并且能够将该像素信号供应给列信号处理电路5。
列信号处理电路5是针对像素阵列部3的像素2的各列设置的，并且列信号处理电路5针对像素2的各列对从像素2输出的像素信号执行诸如去噪等处理。例如，列信号处理电路5可以对像素信号执行诸如相关双采样(CDS：correlated double sampling)处理和AD(Analog-Digital：模数)转换处理等处理，以去除像素2特有的固定模式噪声。
例如，水平驱动电路6可以包括移位寄存器。水平驱动电路6通过依次输出水平扫描脉冲来依次选择列信号处理电路5，以使像素信号从各列信号处理电路5输出到水平信号线11。
输出电路7将从各列信号处理电路5经由水平信号线11依次供应的像素信号输出到摄像装置100的外部。例如，输出电路7可以对从各列信号处理电路5供应的像素信号执行诸如缓冲、黑电平调节或列偏差校正等各种类型的数字信号处理，其后将如此处理的像素信号输出到摄像装置100的外部。
具有上述构造的摄像装置100是所谓的列AD系统的CMOS(Complementary MOS：互补MOS)图像传感器，其中针对像素2的各列设置用于执行CDS处理和AD转换处理的列信号处理电路5。
例如，根据本公开的技术可以应用于具有上述构造的摄像装置100。根据本公开的技术，通过在包括光电转换部的半导体基板的光接收侧主表面上采用具有特定形状的凹凸结构，可以抑制摄像装置100内部的入射光的反射。
(2.第一实施例)
(2.1.像素的构造)
下面参考图2来描述根据本公开的第一实施例的摄像装置100中的像素2的构造。图2是根据本实施例的摄像装置100中的像素2的构造的纵向截面图。
如图2所示，例如，摄像装置100可以包括半导体基板12、多层配线层21和支撑基板22。
半导体基板12是包含诸如硅等半导体的基板。例如，半导体基板12可以包括在第一导电类型(例如，p型)的半导体区域41内部的针对各像素2的第二导电类型(例如，n型)的半导体区域42。因此，在半导体基板12中，充当光电转换部的光电二极管PD针对各像素2设置。此外，在半导体基板12的两个主表面内设置有充当空穴累积区域的第一导电类型(例如，p型)的半导体区域41以抑制暗电流，所述两个主表面在半导体基板12的厚度方向上彼此相对。
根据本实施例的摄像装置100的半导体基板12的光入射的光接收侧主表面设置有以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱(pillar)47。多个支柱47形成充当蛾眼结构的凹凸结构45，从而可以抑制入射光在半导体基板12的光接收侧主表面上的反射。下面参考图3A至图4C来描述支柱47和凹凸结构45的具体形状。
多层配线层21包括在半导体基板12的另一主表面上堆叠的多个配线层43和多个层间绝缘层44，所述另一主表面以半导体基板12为基准与光接收侧主表面相反。多层配线层21设置有将像素电路中所包括的诸如传输晶体管、放大晶体管、选择晶体管和复位晶体管等晶体管Tr与其他晶体管Tr电连接在一起的配线。
支撑基板22设置在多层配线层21的与其上堆叠着半导体基板12的表面相对的表面上(即，在与以多层配线层21为基准的光接收侧表面相反的多层配线层21的表面上)。例如，支撑基板22被设置成支撑多层配线层21和半导体基板12，并且确保摄像装置100的整体刚度。支撑基板22可以是半导体基板、石英基板、玻璃基板或树脂基板中的任意基板。
同时，在半导体基板12的光接收侧表面上设置有钉扎层48，以覆盖第一导电类型的半导体区域41，所述钉扎层48包含具有负固定电荷的高介电材料。具体地，如图2所示，钉扎层48可以被设置成填充设置在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45的凹凸部分，或者可以沿着凹凸结构45的凹凸部分设置。钉扎层48被设置成具有负固定电荷，并且通过向半导体基板12的界面施加电场而在半导体基板12的界面处形成累积正电荷(即，空穴)的区域。因此，摄像装置100能够抑制在半导体基板12的光接收侧主表面上的界面处产生暗电流。钉扎层48是根据本公开的技术中的第一层的具体示例。
可以用于形成钉扎层48的高介电材料的示例包括氧化铝(Al2O3)、氧化铪(HfO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO2)、氧化镧(La2O3)、氧化镨(Pr2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钕(Nd2O3)、氧化钷(Pm2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化钆(Gd2O3)、氧化铽(Tb2O3)、氧化镝(Dy2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化饵(Er2O3)、氧化铥(Tm2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)和氧化钇(Y2O3)。
在钉扎层48的光接收侧表面上设置有包含高透光性绝缘材料的层间绝缘层46。例如，层间绝缘层46可以包含对可见光波段中的光的透射率约为70％以上的绝缘材料。此外，为了抑制入射光的反射，层间绝缘层46可以包含折射率比半导体区域41和半导体区域42的折射率小的绝缘材料。
可以用于形成层间绝缘层46的绝缘材料的示例包括氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、氧化铪(HfO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化钽(Ta2O5)、氧化钛(TiO2)、氧化镧(La2O3)、氧化镨(Pr2O3)、氧化铈(CeO2)、氧化钕(Nd2O3)、氧化钷(Pm2O3)、氧化钐(Sm2O3)、氧化铕(Eu2O3)、氧化钆(Gd2O3)、氧化铽(Tb2O3)、氧化镝(Dy2O3)、氧化钬(Ho2O3)、氧化铥(Tm2O3)、氧化镱(Yb2O3)、氧化镥(Lu2O3)和氧化钇(Y2O3)。
在层间绝缘层46的光接收侧表面上沿着像素2的边界区域设置有限定像素2的遮光部49。可以用于形成遮光部49的材料的示例包括诸如钨(W)、铝(Al)或铜(Cu)等能够遮挡光的材料。
横跨遮光部49和层间绝缘层46的整个光接收侧表面形成有平坦化膜50。例如，平坦化膜50可以包含诸如有机树脂等材料。
在平坦化膜50的光接收侧表面上，针对各像素2设置有彩色滤光片膜51。例如，各彩色滤光片层51可以是通过将含有红色、绿色或蓝色的颜料或染料的树脂涂抹到平坦化膜50的光接收侧表面上而形成的。彩色滤光片层51可以布置成例如使得红色、绿色和蓝色中的各种颜色以拜耳阵列的方式布置，或者使得红色、绿色和蓝色中的各种颜色呈其他排列。
在彩色滤光片层51的光接收侧表面上，针对各像素2设置有芯片上透镜52。具体地，芯片上透镜52针对各像素2设置为使入射光会聚在摄像装置100上的凸透镜，以便使光有效地进入光电二极管PD。例如，芯片上透镜52可以包含诸如苯乙烯基树脂、丙烯酸基树脂、苯乙烯丙烯酸共聚物基树脂或硅氧烷基树脂等透明有机树脂，以对可见光波段中的光具有70％以上的透射率。
如上所述，以比属于可见光波段中的光的波长小的周期布置的多个支柱47设置在根据本实施例的摄像装置100的半导体基板12的光入射的光接收侧主表面上。结果，多个支柱47在半导体基板12的该主表面上构成凹凸结构45。现在，下面参考图3A和图3B来描述包括多个支柱47的凹凸结构45的具体形状。图3A是凹凸结构45的具体形状的纵向截面图。图3B是示出由凹凸结构45产生的光反射抑制效果的模拟结果的曲线图。
如图3A所示，通过以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置分别具有在半导体基板12的厚度方向上延伸的突起形状的多个支柱47来形成设置在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45。
具体地，支柱47具有其中在半导体基板12的面内方向上截取的支柱47的截面的面积朝向支柱47的顶端变窄的锥形形状。例如，在半导体基板12的面内方向上截取的支柱47的截面形状可以是圆形形状、椭圆形形状或具有三个边、四个边或五个以上的边的多边形形状。此外，在半导体基板12的面内方向上截取的支柱47的截面形状可以相同而不受所截取的截面的位置(level)的影响，或者可以根据所截取的截面的位置而变化。
例如，支柱47的三维形状可以是其中支柱47的顶端具有带顶点的形状的圆锥形状或角锥形状。可替代地，支柱47的三维形状可以是通过将这种圆锥形状或角锥形状的顶端的形状从带顶点的形状改变为半球形形状而获得的形状。此外，例如，支柱47的三维形状可以是其中支柱47的顶端形成平坦部的截头圆锥形状或截头角锥形状。
需要注意，形成凹凸结构45的多个支柱47可以具有彼此类似的三维形状，或者可以具有彼此不同的三维形状。
凹凸结构45是通过二维地布置支柱47而形成的。例如，凹凸结构45可以通过在半导体基板12的面内方向上将支柱47二维周期性地布置成方格排列或六方密堆积排列而形成。可替代地，凹凸结构45可以通过在半导体基板12的面内方向上随机地布置支柱47而形成。
例如，支柱47可以以200nm以下的周期布置。通过以上述范围内的周期布置支柱47，凹凸结构45能够抑制由于周期性结构而引起的光衍射的发生。需要注意，从形成支柱47的过程的角度来看，布置支柱47的周期的下限可以是20nm。
例如，可以将布置支柱47的周期定义为相邻支柱47的顶端处最凸出的顶点之间的距离或相邻支柱47之间最凹陷的基点(base point)之间的距离。
这里，应当注意，根据本实施例的形成凹凸结构45的各支柱47的纵横比(h/r)可以为1以上，所述纵横比是通过将支柱47的高度h除以支柱的基部的在任意方向上的直径r而确定的。
例如，在支柱47的三维形状是圆锥形状的情况下，可以将支柱47的高度h定义为从交点到支柱47的顶端处最凸出的点(即，顶点)的距离，所述交点是从支柱47的顶端处最凸出的点(即，顶点)在半导体基板12的厚度方向上延伸的直线与包括相邻支柱47中最凹陷的点的平面之间的交点。
此外，可以将支柱47的基部的在任意方向上的直径r定义为沿着包括相邻支柱47中最凹陷的点的平面截取的支柱47的截面形状的在任意方向上的直径。需要注意，在支柱47具有诸如椭圆形截面形状等扁平截面形状的情况下，可以将上述的在任意方向上的直径定义为沿着其长轴的直径。此外，在支柱47具有多边形截面形状的情况下，可以将该多边形形状的外接圆的直径定义为支柱47的基部的在任意方向上的直径。
在根据本实施例的摄像装置100中，根据上述定义推导，支柱47的的纵横比(h/r)可以为1以上。包括这种支柱47的凹凸结构45能够进一步增大在半导体基板12的厚度方向上的距离，以使入射光的折射率变化。因此，凹凸结构45能够使入射光的折射率更平缓地变化，从而可以进一步抑制入射光的反射。
现在，下面参考图3B来描述由凹凸结构45产生的光反射抑制效果。
图3B中的曲线图示出了硅基板上的光反射率的模拟结果，在该硅基板中，依次堆叠厚度为10nm的Al2O3膜、厚度为50nm的TaO膜和厚度为150nm的SiO2膜。具体地，测试示例1表示在没有凹凸结构45的平坦表面上依次堆叠Al2O3膜、TaO膜和SiO2膜的硅基板上的光反射率。同时，测试示例2表示在具有凹凸结构45的表面上依次堆叠Al2O3膜、TaO膜和SiO2膜的硅基板上的光反射率，在该凹凸结构45中，高度为200nm且基部直径为100nm(纵横比：2)的各支柱47以200nm的间距布置。
根据图3B中的曲线图，可以理解，与不包括凹凸结构45的测试示例1相比，包括凹凸结构45的测试示例2能够显著降低在可见光的整个波长带(例如，350nm至800nm的波长带)处的光反射率。即，可以理解，通过在光入射表面上设置上述凹凸结构45，根据本实施例的摄像装置100能够进一步抑制入射光的反射。
此外，根据本实施例的形成凹凸结构45的各支柱47可以在支柱47的顶端处具有在任意方向上的直径为10nm以下的平坦部。
例如，在支柱47的三维形状是截头圆锥形状的情况下，支柱47的顶端可以是截头圆锥形状的形成平坦部的上基部。此时，可以将支柱47的上基部的直径定义为平坦部的在任意方向上的直径。需要注意，在支柱47的上基部具有诸如椭圆形形状等扁平形状的情况下，可以将上述的在任意方向上的直径定义为沿着其长轴的直径。此外，在支柱47的三维形状是截头角锥形状的情况下，可以将支柱47的平坦部的在任意方向上的直径定义为支柱47的上基部的多边形形状的外接圆的直径。
此外，即使在支柱47的三维形状是圆锥形状或角锥形状的情况下，只要支柱47的顶端具有半球形形状且其曲率极大，也可以在支柱47的顶端处限定平坦部。具体地，在支柱47的顶端的表面没有顶点或边缘线并且支柱47在高度方向上的变化约为几nm的情况下，可以认为支柱47的顶端的表面具有平坦部。
在根据本实施例的摄像装置100中，根据上述定义推导，支柱47可以在其顶端处具有在任意方向上的直径为10nm以下的平坦部。因此，凹凸结构45能够进一步抑制入射光在支柱47的顶端处的平坦部上的反射。因此，凹凸结构45能够进一步抑制入射光的反射。
下面参考图4A至图4C来描述凹凸结构45的具体形状的变化。图4A至图4C是示出凹凸结构45的具体形状的变化的纵向截面图。
例如，如图4A所示，可以通过以一定间隔布置具有带顶点的形状的各支柱47以在支柱47之间设置平坦部来形成凹凸结构45A。在这种情况下，例如，可以将支柱47的排列周期p定义为相邻支柱47的顶端处最凸出的顶点之间的距离。此外，可以将支柱47的基部的在任意方向上的直径r定义为沿着包括拐点的平面截取的支柱47的截面的在任意方向上的直径，在所述拐点处，支柱47的侧面从半导体基板12的主表面上升。此外，可以将支柱47的高度h定义为从包括相邻支柱47之间的平坦部的平面到支柱47的顶点的距离。
例如，如图4B所示，可以通过将具有截头锥体(frustum)形状的各支柱47相邻地布置以在支柱47之间不设置平坦部来形成凹凸结构45B。在这种情况下，例如，可以将支柱47的排列周期p定义为相邻支柱47之间最凹陷的基点之间的距离。此外，可以将支柱47的顶端处的平坦部的在任意方向上的直径r定义为支柱47的截头圆锥形状的上基部的在任意方向上的直径。此外，可以将支柱47的高度h定义为从包括相邻支柱47之间最凹陷的点的平面到支柱47的上基部的距离。
例如，如图4C所示，可以通过以一定间隔布置具有截头锥体形状的各支柱47以在支柱47之间设置平坦部来形成凹凸结构45C。在这种情况下，例如，可以将支柱47的排列周期p定义为在相邻支柱47的顶端处的平坦部的重心之间的距离。此外，可以将支柱47的基部的在任意方向上的直径r定义为沿着包括拐点的平面截取的支柱47的截面的在任意方向上的直径，在所述拐点处，支柱47的侧面从半导体基板12的主表面上升。此外，可以将支柱47的高度h定义为从包括相邻支柱47之间的平坦部的平面到支柱47的上基部的距离。
如上所述，在根据本实施例的摄像装置100中，在设置有充当光电转换部的光电二极管PD的半导体基板12的光接收侧主表面上包括具有比属于可见光波段的光的波长小的周期的凹凸结构45。因此，根据本实施例的摄像装置100能够抑制入射光在半导体基板12的光接收侧主表面上的反射，从而可以抑制拍摄图像中的光斑或重影。
(2.2.变形例)
下面参考图5来描述根据本实施例的摄像装置100的变形例。图5是根据本变形例的摄像装置100A中的像素2的构造的纵向截面图。
如图5所示，在根据本变形例的摄像装置100A中，在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45可以设置在对应于光电二极管PD的区域中。
具体地，凹凸结构45可以设置在与针对各个像素2设置的光电二极管PD的上表面相对应的区域中。即，半导体基板12的光接收侧主表面可以被设置成允许对应于像素2的区域具有凹凸结构45并且允许对应于像素2之间的边界的区域是平坦的。
在根据本变形例的摄像装置100A中，半导体基板12的光接收侧主表面的对应于像素2的并且接收由芯片上透镜52会聚的入射光的区域设置有凹凸结构45。因此，根据本变形例的摄像装置100A能够更有效地抑制入射光在半导体基板12的光接收侧主表面上的反射。
此外，在根据本变形例的摄像装置100A中，通过在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于像素2的区域中设置凹凸结构45并且在该主表面的与像素2之间的边界相对应的区域中设置平坦部，可以抑制由于凹凸结构45的周期性结构而引起的光衍射的发生。
(2.3.凹凸结构的形成方法)
下面参考图6A至图6G来描述根据本实施例的摄像装置100中的凹凸结构45的形成方法。图6A至图6G分别是描述根据本实施例的摄像装置100中的凹凸结构45的一个形成步骤的纵向截面图。
首先，通过已知的方法将半导体基板12、多层配线层21和支撑基板22堆叠而形成层叠体。此外，在半导体基板12内部形成第二导电类型的半导体区域42。因此，允许在半导体基板12内部形成光电二极管PD。
接下来，如图6A所示，在半导体基板12的与堆叠着多层配线层21的表面相反的表面上放置含有氧化硅(SiO2)的硬掩模60。
随后，如图6B所示，在硬掩模60上隔着中间层61形成抗蚀剂层63。中间层61例如是含有氮化硅(SiN)的层，并且中间层61被设置成增加抗蚀剂层63对硬掩模60的粘附性。
例如，抗蚀剂层63可以是含有诸如聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-PMMA)等自组装嵌段共聚物(self-assembled block copolymer)的树脂层。自组装嵌段共聚物是通过两种彼此相容性较差的聚合物化学键合而获得的高分子。由于相容性较差的聚合物之间的排斥，自组装嵌段共聚物能够通过在约几nm至几十nm的微观水平区域中的相分离而自发形成规则的周期性结构。
例如，自组装嵌段共聚物能够根据两种化学键合的聚合物之间的组成比而形成独特的周期性结构，诸如球形结构(也称为球体结构)、圆柱形结构(也称为圆柱体结构)或分层结构(也称为片层结构)。此外，根据自组装嵌段共聚物中的两种化学键合聚合物的分子量，可以控制周期性结构的重复尺寸。
因此，通过适当地控制自组装嵌段共聚物的分子结构，可以在中间层61上形成包括具有比属于可见光波段的光的波长小的周期的周期性结构的抗蚀剂层63。具体地，通过将具有所需分子结构的自组装嵌段共聚物涂抹到中间层61上且其后对所得的膜执行热处理，可以形成抗蚀剂层63，在该抗蚀剂层63中，包括球体或圆柱体的第二相63B周期性地布置在第一相63A内部。
随后，如图6C所示，通过从抗蚀剂层63中去除聚合物相中的一者，在抗蚀剂层63中形成图案。具体地，通过诸如湿蚀刻等工艺从抗蚀剂层63中去除第二相63B，在抗蚀剂层63中形成呈周期性排列的孔图案。
接下来，如图6D所示，使用具有所形成的孔图案的抗蚀剂层63作为掩模，对硬掩模60和半导体基板12执行干蚀刻。具体地，通过诸如干蚀刻等工艺去除抗蚀剂层63和中间层61。此外，去除硬掩模60和半导体基板12的与在抗蚀剂层63中周期性形成的孔相对应的区域。因此，允许在硬掩模60和半导体基板12中形成与在抗蚀剂层63中周期性形成的孔相对应的孔隙60A。
随后，如图6E所示，在半导体基板12和硬掩模60上进一步放置含有氧化硅(SiO2)的硬掩模62，以填充形成在硬掩模60和半导体基板12中的孔隙60A。
接下来，如图6F所示，通过诸如干蚀刻等工艺均匀地去除硬掩模60和62，直到半导体基板12露出。因此，允许在露出的半导体基板12的主表面上形成其中呈周期性排列的孔隙60A被硬掩模62填充的结构。
其后，如图6G所示，使用填充孔隙60A的硬掩模62作为掩模，对半导体基板12执行干蚀刻。结果，除了与被硬掩模62填充的孔隙60A相对应的区域之外，蚀刻半导体基板12，从而留下半导体基板12的对应于孔隙60A的区域作为突起形状。因此，可以在半导体基板12的主表面上形成呈周期性排列的突起形状的支柱47和包括支柱47的凹凸结构45。
通过上述步骤，允许在根据本实施例的摄像装置100中形成凹凸结构45。通过上述步骤，允许使用自组装嵌段共聚物更容易地形成具有比属于可见光波段的光的波长小的周期的凹凸结构45。
此外，通过上述步骤，通过使形成在含有自组装嵌段共聚物的抗蚀剂层63中的孔图案的色调(tone)反转，允许在半导体基板12中形成凹凸结构45作为支柱图案。因此，在根据本实施例的摄像装置100中，可以容易地形成满足以下条件中的至少一个条件的陡峭支柱47：通过将支柱47的高度除以支柱47的基部的直径而确定的纵横比为1以上；或者直径为10nm以下，该直径是在支柱47的顶端处的平坦部的直径。
(3.第二实施例)
(3.1.像素的构造)
下面参考图7来描述根据本公开的第二实施例的摄像装置200中的像素2的构造。图7是根据本实施例的摄像装置200中的像素2的构造的纵向截面图。
如图7所示，例如，摄像装置200可以包括半导体基板12、多层配线层21和支撑基板22。
半导体基板12是包含诸如硅等半导体的基板。例如，半导体基板12可以包括在第一导电类型(例如，p型)的半导体区域41内部的针对各像素2的第二导电类型(例如，n型)的半导体区域42。因此，在半导体基板12中，充当光电转换部的光电二极管PD针对各像素2设置。
此外，在半导体基板12的光入射的光接收侧主表面上包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱47。多个支柱47形成充当蛾眼结构的凹凸结构45，从而可以抑制入射光在半导体基板12的光接收侧主表面上的反射。凹凸结构45的具体形状如结合根据第一实施例的摄像装置100所述，因此这里省略其说明。
根据本实施例的摄像装置200还包括在像素2之间的半导体基板12中的像素分离层70。像素分离层70设置在相邻像素2之间，以在半导体基板12的厚度方向上从半导体基板12的光接收侧主表面向相反的主表面延伸。
像素分离层70可以包含绝缘材料，以便将像素2的光电二极管PD彼此电分离。例如，像素分离层70可以包含与层间绝缘层46相同的绝缘材料。因此，允许与层间绝缘层46同时形成像素分离层70，从而可以简化摄像装置200的生产步骤。
钉扎层48设置在半导体基板12的光接收侧表面上以填充凹凸结构45的凹凸部分。钉扎层48包含具有负固定电荷的高介电材料，并且在半导体基板12的界面处提供空穴累积区域。因此，摄像装置200能够抑制在半导体基板12的光接收侧主表面上产生暗电流。需要注意，钉扎层48是根据本公开的技术中的第一层的具体示例，并且可以包含第一实施例中所述的各种高介电材料中的任意材料。
此外，钉扎层48可以被设置成覆盖像素分离层70的外围。钉扎层48在半导体基板12与像素分离层70之间的界面处提供空穴累积区域，从而可以抑制在半导体基板12与像素分离层70之间的界面处产生暗电流。
在钉扎层48的光接收侧表面上设置有抗反射层73。抗反射层73包含折射率小于钉扎层48的高介电材料的折射率的绝缘材料。因此，抗反射层73能够防止在从芯片上透镜52的方向上进入抗反射层73和钉扎层48的光的反射。例如，抗反射层73可以包含氧化钽(Ta2O5)。需要注意，抗反射层73是根据本公开的技术中的第二层的具体示例。
层间绝缘层46设置在抗反射层73的光接收侧表面上。层间绝缘层46可以包含上面第一实施例中所述的高透光性绝缘材料(例如，对可见光波段的光的透射率约为70％以上)。
此外，层间绝缘层46可以与像素分离层70连续。具体地，层间绝缘层46可以使用与像素分离层70相同的绝缘材料来形成。层间绝缘层46和像素分离层70至少具有绝缘特性就足够了。因此，在不考虑光学特性的情况下，可以使用相同的绝缘材料来形成层间绝缘层46和像素分离层70。
需要注意，多层配线层21、支撑基板22、遮光部49、平坦化膜50、彩色滤光片层51和芯片上透镜52的构造与结合根据第一实施例的摄像装置100所述的构造基本类似，因此这里省略其说明。
根据本实施例的摄像装置200包括在像素2之间的像素分离层70和在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45。因此，根据本实施例的摄像装置200能够抑制由于凹凸结构45引起的散射光作为杂散光入射到相邻像素2中。因此，根据本实施例的摄像装置200能够抑制入射光在半导体基板12的光接收侧主表面上的反射，并且能够抑制散射光等入射到相邻像素2中。因此，根据本实施例的摄像装置200可以抑制像素2之间的混色并且可以抑制光斑或重影。
(3.2.变形例)
(第一变形例)
下面参考图8来描述根据本实施例的摄像装置200的第一变形例。图8是根据本实施例的第一变形例的摄像装置200A中的像素2的构造的纵向截面图。
如图8所示，在根据第一变形例的摄像装置200A中，在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45可以设置在对应于几个光电二极管PD的区域中。
具体地，凹凸结构45可以设置在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于预定像素2的区域中。即，半导体基板12的光接收侧主表面可以被设置成允许对应于预定像素2的区域具有凹凸结构45并且允许与预定像素2以外的像素相对应的区域是平坦的。
在根据本变形例的摄像装置200A中，通过在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于预定像素2的区域中设置凹凸结构45并且在该主表面的与预定像素2以外的像素相对应的区域中设置平坦部，可以抑制由于凹凸结构45的周期性结构而引起的光衍射的发生。
(第二变形例)
下面参考图9来描述根据本实施例的摄像装置200的第二变形例。图9是根据本实施例的第二变形例的摄像装置200B中的像素2的构造的纵向截面图。
如图9所示，在根据第二变形例的摄像装置200B中，钉扎层48可以沿着凹凸结构45的凹凸部分设置。
具体地，钉扎层48可以设置为具有与凹凸结构45的凹凸部分一致的任意形状的薄膜层以覆盖凹凸结构45的表面。在这种情况下，设置在钉扎层48上的抗反射层73可以被设置成填充凹凸结构45的凹凸部分和钉扎层48的凹凸部分。
在根据第二变形例的摄像装置200B中，钉扎层48和抗反射层73设置在凹凸结构45的支柱47之间。因此，根据第二变形例的摄像装置200B能够具有在半导体基板12的厚度方向上从抗反射层73到半导体基板12更平缓地变化的折射率。因此，根据第二变形例的摄像装置200B可以进一步抑制摄像装置200B内部的入射光的反射。
(第三变形例)
下面参考图10和图11来描述根据本实施例的摄像装置200的第三变形例。图10和图11分别是根据本实施例的第三变形例的摄像装置200C中的像素2的构造的纵向截面图。
如图10和图11所示，根据第三变形例的摄像装置200C可以不包括抗反射层73。即，在根据第三变形例的摄像装置200C中，钉扎层48设置在凹凸结构45上，并且层间绝缘层46直接设置在钉扎层48上。需要注意，钉扎层48可以如图10所示沿着凹凸结构45的凹凸部分设置，或者可以如图11所示被设置成填充凹凸结构45的凹凸部分。
根据第三变形例的摄像装置200C通过凹凸结构45来抑制入射光的反射，并且可以省略抗反射层73。在这种情况下，摄像装置200C能够防止设置在凹凸结构45上的抗反射层73使具有为形成像素分离层70而设置的沟槽结构的孔隙缩小。
因此，在根据第三变形例的摄像装置200C中，可以在沿着半导体基板12的厚度方向形成的沟槽结构内部更容易地形成像素分离层70。
(3.3.制造方法)
下面参考图12A至图12F来描述根据本实施例的摄像装置200的制造方法。图12A至图12F分别是描述根据本实施例的摄像装置200的一个制造步骤的纵向截面图。
首先，如图12A所示，以与第一实施例中所述的方法类似的方法，在半导体基板12的光接收侧主表面上形成呈周期性排列的多个支柱47。因此，允许在半导体基板12的光接收侧主表面上设置凹凸结构45。
接下来，如图12B所示，涂抹含有诸如有机树脂等材料的保护膜80，以保护设置在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45，然后在保护膜80上进一步涂抹光致抗蚀剂81。其后，通过诸如光刻等工艺使光致抗蚀剂81图案化，以将其与将要形成像素分离层70的区域相对应的部分开口。
随后，如图12C所示，使用图案化后的光致抗蚀剂81作为掩模，执行各向异性干蚀刻，从而形成其中稍后将要形成像素分离层70的沟槽结构74。其后，去除剩余的光致抗蚀剂81和保护膜80。
接下来，如图12D所示，沿着凹凸结构45和沟槽结构74的形状形成钉扎层48。具体地，沿着半导体基板12的露出表面的凹凸部分，在凹凸结构45上和在沟槽结构74内部以均匀的厚度沉积钉扎层48。随后，在其上形成有钉扎层48的凹凸结构45上形成抗反射层73，以填充凹凸结构45的凹陷形状。
此外，在抗反射层73上形成层间绝缘层46。通过设置层间绝缘层46来填充沟槽结构74的内部，可以在沟槽结构74内部形成像素分离层70。
随后，如图12E所示，通过诸如光刻等工艺，在与像素2之间的边界相对应的区域中形成遮光部49，随后形成平坦化膜50以覆盖遮光部49。
接下来，如图12F所示，在平坦化膜50上依次形成彩色滤光片层51和芯片上透镜52。因此，允许制造根据本实施例的摄像装置200。根据本实施例的摄像装置200可以抑制像素2之间的混色并且可以抑制光斑或重影。
(4.第三实施例)
下面参考图13和图14来描述根据本公开的第三实施例的摄像装置中的像素2的构造。图13是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的示例的纵向截面图。图14是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的变形例的纵向截面图。
如图13所示，根据第三实施例的摄像装置300与根据第二实施例的摄像装置200的不同之处在于，摄像装置300设置有贯穿半导体基板12的像素分离层70A。通过设置贯穿半导体基板12的像素分离层70A，根据第三实施例的摄像装置300能够更可靠地将相邻像素2彼此电分离和光学分离。
例如，通过从半导体基板12的光接收侧主表面进行蚀刻而形成贯穿半导体基板12的孔隙并且用绝缘材料填充所得的孔隙，可以设置这种像素分离层70A。
需要注意，在形成凹凸结构45之前设置用于像素分离层70A的孔隙。因此，根据第三实施例的摄像装置300能够避免因为设置用于像素分离层70A的孔隙所执行的蚀刻而损坏凹凸结构45的情况。在这种情况下，为了光刻或蚀刻的重叠精度，在像素分离层70A的附近部75中不形成凹凸结构45，并且像素分离层70A的附近部75是平坦的。
此外，在根据第三实施例的摄像装置301中，如图14所示，在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45可以设置在对应于几个光电二极管PD的区域中。
具体地，凹凸结构45可以设置在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于预定像素2的区域中。即，半导体基板12的光接收侧主表面可以被设置成允许对应于预定像素2的区域具有凹凸结构45并且允许与预定像素2以外的像素相对应的区域是平坦的。通过在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于预定像素2的区域中设置凹凸结构45，摄像装置301可以抑制由于凹凸结构45的周期性结构而引起的光衍射的发生。
(5.第四实施例)
下面参考图15和图16来描述根据本公开的第四实施例的摄像装置中的像素2的构造。图15是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的示例的纵向截面图。图16是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的变形例的纵向截面图。
如图15所示，根据第四实施例的摄像装置400与根据第二实施例的摄像装置200的不同之处在于，摄像装置400设置有贯穿半导体基板12的像素分离层70B。通过设置贯穿半导体基板12的像素分离层70B，根据第四实施例的摄像装置400能够更可靠地将像素2彼此电分离和光学分离。
例如，通过从半导体基板12的与光接收侧主表面相反的主表面进行蚀刻而形成贯穿半导体基板12的孔隙并且用绝缘材料填充所得的孔隙，可以设置这种像素分离层70B。
需要注意，用于像素分离层70B的孔隙是从半导体基板12的与光接收侧主表面相反的主表面形成的，因此可以在形成凹凸结构45之前或之后设置孔隙。因此，在形成凹凸结构45之后形成用于像素分离层70B的孔隙的情况下，凹凸结构45形成在像素分离层70B的附近部75处。同时，在形成凹凸结构45之前形成用于像素分离层70B的孔隙的情况下，像素分离层70B的附近部75是平坦的，而没有形成凹凸结构45。
此外，在根据第四实施例的摄像装置401中，如图16所示，在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45可以设置在对应于几个光电二极管PD的区域中。
具体地，凹凸结构45可以设置在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于预定像素2的区域中。即，半导体基板12的光接收侧主表面可以被设置成允许对应于预定像素2的区域具有凹凸结构45并且允许与预定像素2以外的像素相对应的区域是平坦的。通过在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于预定像素2的区域中设置凹凸结构45，摄像装置401可以抑制由于凹凸结构45的周期性结构而引起的光衍射的发生。
(6.第五实施例)
下面参考图17和图18来描述根据本公开的第五实施例的摄像装置中的像素2的构造。图17是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的示例的纵向截面图。图18是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的变形例的纵向截面图。
如图17所示，根据第五实施例的摄像装置500与根据第二实施例的摄像装置200的不同之处在于，摄像装置500还包括用于保持光电二极管PD通过光电转换产生的电荷的存储区域MEM。
存储区域MEM是第二导电类型(例如，n型)的半导体区域，并且存储区域MEM被设置成实现摄像装置500中的全局快门功能。存储区域MEM保持在相同时序累积在像素2的各个光电二极管PD中的电荷，直到在各个像素2中读出电荷。
此外，为了不产生新的电荷，用遮光构件覆盖存储区域MEM的光接收侧。具体地，存储区域MEM被像素分离层70C2和70C3以及遮光部49覆盖，像素分离层70C2和70C3以及遮光部49都包括遮光构件。
像素分离层70C1、70C2和70C3将半导体基板12的各区域彼此电分离和光学分离。像素分离层70C1、70C2和70C3是通过用绝缘材料涂覆含有金属、合金或金属化合物的遮光材料而获得的。例如，像素分离层70C1、70C2和70C3可以通过用与层间绝缘层46类似的绝缘材料涂覆TiAl和Al的层叠体、TiN、Co和Al的层叠体或TiN和W的层叠体而获得。
具体地，像素分离层70C1贯穿半导体基板12，并且将相邻像素2彼此电分离或光学分离。像素分离层70C2从半导体基板12的光接收侧主表面在半导体基板12的厚度方向上延伸，并且与遮光部49和像素分离层70C3一起遮挡进入存储区域MEM的光。像素分离层70C3贯穿半导体基板12，将相邻像素2彼此电分离或光学分离，并且与遮光部49和像素分离层70C2一起遮挡进入存储区域MEM的光。
例如，通过从半导体基板12的光接收侧主表面进行蚀刻而形成贯穿半导体基板12的孔隙并且用绝缘材料和遮光材料填充所得的孔隙，可以设置贯穿半导体基板12的像素分离层70C1和70C3。此时，在形成凹凸结构45之前设置用于像素分离层70C1和70C3的孔隙，以便避免因为长时间蚀刻而损坏凹凸结构45的情况。在这种情况下，凹凸结构45没有形成在像素分离层70C1和70C3的附近部75处，并且像素分离层70C1和70C3的附近部75是平坦的。
此外，在根据第五实施例的摄像装置501中，如图18所示，在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45可以仅设置在对应于光电二极管PD的区域中。
具体地，凹凸结构45可以设置在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于光电二极管PD的区域中，而不是设置在与没有光进入的存储区域MEM相对应的区域中。即，在半导体基板12的光接收侧主表面中，对应于光电二极管PD的区域可以具有凹凸结构45，并且对应于存储区域MEM的区域可以是平坦的。
(7.第六实施例)
下面参考图19和图20来描述根据本公开的第六实施例的摄像装置中的像素2的构造。图19是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的示例的纵向截面图。图20是根据本实施例的摄像装置中的像素2的构造的变形例的纵向截面图。
如图19所示，根据第六实施例的摄像装置600与根据第二实施例的摄像装置200的不同之处在于，摄像装置600还包括用于保持光电二极管PD通过光电转换产生的电荷的存储区域MEM。
保持累积在光电二极管PD中的电荷的存储区域MEM以及遮挡进入存储区域MEM的光的像素分离层70C1、70C2和70C3如第五实施例中所述，因此这里省略其说明。
根据本实施例，例如，通过从半导体基板12的与光接收侧主表面相反的主表面进行蚀刻而形成贯穿半导体基板12的孔隙并且用绝缘材料和遮光材料填充所得的孔隙，可以设置像素分离层70C1和70C3。
用于像素分离层70C1和70C3的孔隙是从半导体基板12的与光接收侧主表面相反的主表面形成的，因此可以在形成凹凸结构45之前或之后设置孔隙。因此，在形成凹凸结构45之后形成用于像素分离层70B的孔隙的情况下，凹凸结构45形成在像素分离层70B的附近部75处。同时，在形成凹凸结构45之前形成用于像素分离层70B的孔隙的情况下，像素分离层70B的附近部75是平坦的，而没有形成凹凸结构45。
此外，在根据第六实施例的摄像装置601中，如图20所示，在半导体基板12的光接收侧主表面上的凹凸结构45可以仅设置在对应于光电二极管PD的区域中。
具体地，凹凸结构45可以设置在半导体基板12的光接收侧主表面的对应于光电二极管PD的区域中，而不是设置在与没有光进入的存储区域MEM相对应的区域中。即，在半导体基板12的光接收侧主表面中，对应于光电二极管PD的区域可以具有凹凸结构45，并且对应于存储区域MEM的区域可以是平坦的。
(8.应用例)
下面将参考图21至图26来描述根据本公开实施例的摄像装置的应用例。
(摄像系统的应用)
首先，下面参考图21至图22来描述将根据本公开实施例的摄像装置应用于摄像系统的示例。图21是示出包括根据本公开实施例的摄像装置100的摄像系统900的示意性构造的示例的框图。图22是示出摄像系统900的摄像操作的示例的流程图。
需要注意，尽管下面的说明例示了根据本公开的第一实施例的摄像装置100，但是也可以以相同的方式应用根据第二至第六实施例的摄像装置。
如图21所示，摄像系统900例如是电子设备。这种电子设备的示例包括诸如数码相机和摄像机等摄像设备以及诸如智能手机和平板终端等移动终端设备。
例如，摄像系统900包括透镜组941、快门942、根据本公开实施例的摄像装置100、DSP电路943、帧存储器944、显示单元945、存储单元946、操作单元947和电源单元948。在摄像系统900中，摄像装置100、DSP电路943、帧存储器944、显示单元945、存储单元946、操作单元947和电源单元948经由总线949彼此连接。
摄像装置100输出与已经通过透镜组941和快门942的入射光相对应的图像数据。DSP电路943是对从摄像装置100输出的信号(即，图像数据)进行处理的信号处理电路。帧存储器944以帧为单位临时保持由DSP电路943处理后的图像数据。显示单元945例如是诸如液晶面板或有机电致发光(EL：Electro Luminescence)面板等面板型显示设备，并且显示单元945显示由摄像装置100拍摄的运动图像或静止图像。存储单元946包括诸如半导体存储器和硬盘等记录介质，并且记录由摄像装置100拍摄的运动图像或静止图像的图像数据。操作单元947根据用户的操作输出用于摄像系统900的各种功能的操作命令。电源单元948是用于供应摄像装置100、DSP电路943、帧存储器944、显示单元945、存储单元946和操作单元947的操作用电力的各种电源。
然后，下面描述摄像系统900中的摄像过程。
如图22所示，用户通过操作操作单元947来给出开始摄像的指令(S101)。这使操作单元947将摄像命令发送到摄像装置100(S102)。在接收到摄像命令时，摄像装置100根据预定的摄像方案执行摄像(S103)。
摄像装置100将拍摄的图像数据输出到DSP电路943。如本文中所使用的，图像数据是指基于累积在各个像素2的光电二极管PD中的电荷而产生的像素信号的所有像素的数据。DSP电路943对从摄像装置100输出的图像数据执行预定的信号处理(例如，降噪处理)(S104)。DSP电路943使帧存储器944保持经过预定信号处理的图像数据。其后，帧存储器944使存储单元946存储图像数据(S105)。以这种方式，摄像系统900执行摄像。
在本应用例中，根据本公开实施例的摄像装置100应用于摄像系统900。根据本公开的技术可以抑制入射光在半导体基板12的光接收侧主表面上的反射，从而可以抑制非预期的光入射到光电二极管PD中。因此，根据本公开的技术，摄像系统900可以抑制光斑和重影等的发生。
(移动体控制系统的应用)
根据本公开的技术(本技术)能够应用于各种产品。例如，根据本公开的技术可以被实现为安装在以下任意类型的移动体上的设备，所述移动体诸如是汽车、电动汽车、混合动力汽车、摩托车、自行车、个人移动设备、飞机、无人机、船舶和机器人。
图23是示出作为能够应用根据本公开实施例的技术的移动体控制系统的示例的车辆控制系统的示意性构造的示例的框图。
车辆控制系统12000包括经由通信网络12001彼此连接的多个电子控制单元。在图23所示的示例中，车辆控制系统12000包括驱动系统控制单元12010、车身系统控制单元12020、车外信息检测单元12030、车内信息检测单元12040和集成控制单元12050。另外，作为集成控制单元12050的功能构造，示出了微型计算机12051、声音/图像输出部12052和车载网络接口(I/F：interface)12053。
驱动系统控制单元12010根据各种程序来控制与车辆的驱动系统相关的设备的操作。例如，驱动系统控制单元12010充当以下设备的控制装置：用于产生车辆的驱动力的驱动力产生设备，诸如内燃机或驱动电机等；用于将驱动力传递到车轮的驱动力传递机构；用于调节车辆的转向角的转向机构；以及用于产生车辆的制动力的制动设备等。
车身系统控制单元12020根据各种程序来控制设置在车体上的各种设备的操作。例如，车身系统控制单元12020充当以下设备的控制装置：无钥匙进入系统；智能钥匙系统；电动车窗装置；或诸如前灯、尾灯、刹车灯、转向灯或雾灯等各种灯。在这种情况下，能够将从替代钥匙的移动设备发送的无线电波或各种开关的信号输入到车身系统控制单元12020。车身系统控制单元12020接收这些输入的无线电波或信号，并且控制车辆的门锁装置、电动车窗装置或灯等。
车外信息检测单元12030检测包括车辆控制系统12000的车辆外部的信息。例如，车外信息检测单元12030与摄像部12031连接。车外信息检测单元12030使摄像部12031对车辆外部的图像进行摄像，并且接收所摄像的图像。基于所接收的图像，车外信息检测单元12030可以对诸如人、车辆、障碍物、标志或路面上的文字等物体执行检测处理或距离检测处理。
摄像部12031是用于接收光并且输出与所接收的光的光量相对应的电信号的光学传感器。摄像部12031能够将该电信号作为图像输出，或者能够将该电信号作为测距信息输出。另外，由摄像部12031接收的光可以是可见光，或者可以是诸如红外线等非可见光。
车内信息检测单元12040检测车辆内部的信息。例如，车内信息检测单元12040与用于检测驾驶员状态的驾驶员状态检测部12041连接。例如，驾驶员状态检测部12041包括用于对驾驶员进行摄像的相机。基于从驾驶员状态检测部12041输入的检测信息，车内信息检测单元12040可以计算驾驶员的疲劳程度或驾驶员的专注程度，或者可以判断驾驶员是否正在打瞌睡。
基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的车辆外部或车辆内部的信息，微型计算机12051能够计算驱动力产生设备、转向机构或制动设备的控制目标值，并且能够将控制命令输出到驱动系统控制单元12010。例如，微型计算机12051能够执行旨在实现高级驾驶员辅助系统(ADAS：advanced driver assistance system)的功能的协同控制，所述功能包括车辆的碰撞规避或撞击减轻、基于车间距离的跟随驾驶、车速保持驾驶、车辆碰撞警告或车辆的车道偏离警告等。
另外，微型计算机12051能够基于由车外信息检测单元12030或车内信息检测单元12040获得的与车辆外部或内部相关的信息来控制驱动力产生设备、转向机构或制动设备等，从而执行旨在实现不依赖驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
另外，基于由车外信息检测单元12030获得的车辆外部的信息，微型计算机12051能够将控制命令输出到车身系统控制单元12020。例如，微型计算机12051能够例如根据由车外信息检测单元12030检测的前行车辆或对向车辆的位置来控制前灯以将远光灯改变为近光灯，从而执行旨在防止眩光的协同控制。
声音/图像输出部12052将声音和图像中的至少一者的输出信号发送到输出设备，该输出设备能够在视觉上或听觉上将信息通知车辆的乘员或车辆外部。在图23的示例中，作为输出设备，示出了音频扬声器12061、显示部12062和仪表板12063。例如，显示部12062可以包括车载显示器和平视显示器中的至少一者。
图24是示出摄像部12031的安装位置的示例的图。
在图24中，摄像部12031包括摄像部12101、12102、12103、12104和12105。
例如，摄像部12101、12102、12103、12104和12105设置在车辆12100的前鼻、后视镜、后保险杠和后门上的位置处以及车内挡风玻璃的上部上的位置处。设置到前鼻的摄像部12101和设置到车内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要获得车辆12100前方的图像。设置到后视镜的摄像部12102和12103主要获得车辆12100侧面的图像。设置到后保险杠或后门的摄像部12104主要获得车辆12100后方的图像。设置到车内挡风玻璃的上部的摄像部12105主要用于检测前行车辆、行人、障碍物、信号灯、交通标志或车道等。
顺便提及，图24示出了摄像部12101～12104的摄影范围的示例。摄像范围12111表示设置到前鼻的摄像部12101的摄像范围。摄像范围12112和12113分别表示设置到后视镜的摄像部12102和12103的摄像范围。摄像范围12114表示设置到后保险杠或后门的摄像部12104的摄像范围。例如，通过将由摄像部12101～12104摄像的图像数据叠加，获得了从上方观看的车辆12100的鸟瞰图像。
摄像部12101～12104中的至少一者可以具有获得距离信息的功能。例如，摄像部12101～12104中的至少一者可以是由多个摄像元件组成的立体相机，或者可以是具有用于相位差检测的像素的摄像元件。
例如，微型计算机12051能够基于从摄像部12101～12104获得的距离信息来求出距摄像范围12111～12114内的各三维物体的距离以及该距离随时间的变化(相对于车辆12100的相对速度)，从而特别地将如下的最近三维物体提取为前行车辆：该三维物体存在于车辆12100的行驶路径上，并且在与车辆12100基本相同的方向上以预定速度(例如，0km/h以上)行驶。此外，微型计算机12051能够预先设定与前行车辆的前方要保持的车间距离，并且能够执行自动制动控制(包括跟随停止控制)或自动加速控制(包括跟随起动控制)等。因此，可以执行旨在不依赖驾驶员的操作而使车辆自主行驶的自动驾驶等的协同控制。
例如，基于从摄像部12101～12104获得的距离信息，微型计算机12051能够将关于三维物体的三维物体数据分类为两轮车辆、标准尺寸车辆、大型车辆、行人、电线杆和其他三维物体的三维物体数据，提取分类后的三维物体数据，并且使用所提取的三维物体数据来自动规避障碍物。例如，微型计算机12051将车辆12100周围的障碍物识别为车辆12100的驾驶员能够在视觉上识别的障碍物和车辆12100的驾驶员在视觉上难以识别的障碍物。然后，微型计算机12051判断用于表示与各障碍物发生碰撞的风险的碰撞风险。在碰撞风险为设定值以上并因此可能发生碰撞的情况下，微型计算机12051经由音频扬声器12061或显示部12062向驾驶员输出警告，并且经由驱动系统控制单元12010执行强制减速或规避转向。因此，微型计算机12051能够辅助驾驶以规避碰撞。
摄像部12101～12104中的至少一者可以是用于检测红外线的红外相机。例如，微型计算机12051能够通过判断摄像部12101～12104的摄像图像中是否存在行人来识别行人。例如，通过以下过程来执行这种行人识别：提取作为红外相机的摄像部12101～12104的摄像图像中的特征点的过程；以及通过对表示物体的轮廓的一系列特征点执行图案匹配处理来判断该物体是否是行人的过程。当微型计算机12051判断摄像部12101～12104的摄像图像中存在行人并因此识别出该行人时，声音/图像输出部12052控制显示部12062，使得在识别出的行人上叠加显示用于强调的正方形轮廓线。声音/图像输出部12052还可以控制显示部12062，使得在期望的位置处显示用于表示行人的图标等。
上面已经描述了能够应用根据本公开的技术的移动体控制系统的示例。根据本公开的技术能够应用于上述组件之中的摄像部12031。根据本公开的技术，可以获得具有更高图像质量的摄影图像。因此，移动体控制系统可以使用摄影图像执行高精度的控制。
(内窥镜手术系统的应用)
图25是示出能够应用根据本公开实施例的技术(本技术)的内窥镜手术系统的示意性构造的示例的图。
在图25中，示出了外科医生(医师)11131使用内窥镜手术系统11000对病床11133上的患者11132进行手术的状态。如图所示，内窥镜手术系统11000包括内窥镜11100、诸如气腹管(pneumoperitoneum tube)11111和能量装置11112等其他手术工具11110、支撑内窥镜11100的支撑臂装置11120和安装有用于内窥镜手术的各种装置的推车11200。
内窥镜11100包括：镜筒11101，其从远端起具有预定长度的区域被插入到患者11132的体腔中；以及摄像头11102，其连接到镜筒11101的近端。在所示的示例中，内窥镜11100被示出为包括具有硬型镜筒11101的刚性内窥镜。然而，内窥镜11100可以另外地包括具有柔型镜筒11101的柔性内窥镜。
镜筒11101在其远端处具有开口，物镜安装在该开口中。光源装置11203连接到内窥镜11100，使得由光源装置11203产生的光通过在镜筒11101的内部延伸的光导被引入到镜筒11101的远端，并且该光经由物镜朝向患者11132的体腔中的观察目标照射。需要注意，内窥镜11100可以是前视内窥镜，或者可以是斜视内窥镜或侧视内窥镜。
在摄像头11102的内部设置有光学系统和摄像元件，使得来自观察目标的反射光(观察光)通过该光学系统会聚在该摄像元件上。观察光由摄像元件进行光电转换，以产生对应于观察光的电信号，即，对应于观察图像的图像信号。该图像信号作为RAW数据被发送到CCU 11201。
CCU 11201包括中央处理单元(CPU：central processing unit)或图形处理单元(GPU：graphics processing unit)等，并且CCU 11201整体地控制内窥镜11100和显示装置11202的操作。此外，CCU 11201接收来自摄像头11102的图像信号，并且对该图像信号执行诸如显像处理(去马赛克处理)等用于显示基于该图像信号的图像的各种图像处理。
在CCU 11201的控制下，显示装置11202显示基于已经由CCU 11201执行了图像处理的图像信号的图像。
例如，光源装置11203包括诸如发光二极管(LED：light emitting diode)等光源，并且将在对手术部位进行摄像时的照射光供应给内窥镜11100。
输入装置11204是内窥镜手术系统11000的输入接口。用户能够通过输入装置11204执行将各种信息或指令输入到内窥镜手术系统11000的输入。例如，用户将输入用于改变内窥镜11100的摄像条件(照射光的类型、放大倍率或焦距等)的指令等。
治疗工具控制装置11205控制用于组织的烧灼或切割或血管的闭合等的能量装置11112的驱动。气腹装置11206通过气腹管11111将气体馈送到患者11132的体腔中以使体腔膨胀，从而确保内窥镜11100的视野并且确保外科医生的工作空间。记录仪11207是能够记录与手术相关的各种信息的装置。打印机11208是能够以诸如文本、图像或图表等各种形式打印与手术相关的各种信息的装置。
需要注意，将在对手术部位进行摄像时的照射光供应给内窥镜11100的光源装置11203可以包括白色光源，该白色光源包括例如LED、激光光源或它们的组合。在白色光源包括红色、绿色和蓝色(RGB)激光光源的组合的情况下，由于能够针对各颜色(各波长)以高精度控制输出强度和输出时序，因此，能够通过光源装置11203对所拍摄图像的白平衡进行调节。此外，在这种情况下，如果以时分方式将来自RGB激光光源中各者的激光束照射在观察目标上，并且与照射时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动，则也能够以时分方式拍摄分别对应于R、G和B的图像。根据这种方法，即使针对摄像元件没有设置彩色滤光片，也能够获得彩色图像。
此外，可以以每预定时间改变待输出的光强度的方式控制光源装置11203。通过与光强度变化的时序同步地控制摄像头11102的摄像元件的驱动以便以时分方式获取图像并且合成图像，能够产生没有曝光不足的遮蔽阴影和曝光过度的高光的高动态范围图像。
此外，光源装置11203可以被构造成供应为特殊光观察准备的预定波长带的光。在特殊光观察中，例如，通过利用身体组织中的光吸收的波长依赖性以照射与普通观察时的照射光(即，白色光)相比的窄带光，执行以高对比度对诸如黏膜表层部分中的血管等预定组织进行摄像的窄带观察(窄带摄像)。可替代地，在特殊光观察中，可以执行根据通过照射激发光而产生的荧光来获得图像的荧光观察。在荧光观察中，可以通过将激发光照射在身体组织上来执行来自该身体组织的荧光的观察(自发荧光观察)，或者可以通过将诸如吲哚菁绿(ICG：indocyanine green)等试剂局部注射到身体组织中并且将与该试剂的荧光波长相对应的激发光照射在该身体组织上来获得荧光图像。光源装置11203能够被构造成供应如上所述的适合于特殊光观察的这种窄带光和/或激发光。
图26是示出图25所示的摄像头11102和CCU 11201的功能构造的示例的框图。
摄像头11102包括透镜单元11401、摄像单元11402、驱动单元11403、通信单元11404和摄像头控制单元11405。CCU 11201包括通信单元11411、图像处理单元11412和控制单元11413。摄像头11102和CCU11201通过传输电缆11400彼此可通信地连接。
透镜单元11401是设置在与镜筒11101的连接位置处的光学系统。从镜筒11101的远端获取的观察光被引导到摄像头11102，并且被引入到透镜单元11401中。透镜单元11401包括多个透镜(包括变焦透镜和聚焦透镜)的组合。
摄像单元11402所包括的摄像元件的数量可以是一个(单板型)或多个(多板型)。例如，在摄像单元11402被构造为多板型摄像单元的情况下，摄像元件产生分别与R、G和B相对应的图像信号，并且可以合成这些图像信号以获得彩色图像。摄像单元11402还可以被构造成具有一对摄像元件，用以分别获取为三维(3D)显示准备的右眼用图像信号和左眼用图像信号。如果执行3D显示，则外科医生11131能够更精确地掌握手术部位中的活体组织的深度。需要注意，在摄像单元11402被构造为立体型摄像单元的情况下，与各个摄像元件相对应地设置多个系统的透镜单元11401。
此外，摄像单元11402不一定设置在摄像头11102上。例如，摄像单元11402可以设置在镜筒11101内部的物镜的正后方。
驱动单元11403包括致动器，并且在摄像头控制单元11405的控制下，驱动单元11403使透镜单元11401的变焦透镜和聚焦透镜沿着光轴移动预定距离。因此，能够适当地调节摄像单元11402的拍摄图像的放大倍率和焦点。
通信单元11404包括用于将各种信息发送到CCU 11201和从CCU11201接收各种信息的通信装置。通信单元11404通过传输电缆11400将从摄像单元11402获取的图像信号作为RAW数据发送到CCU 11201。
另外，通信单元11404从CCU 11201接收用于控制摄像头11102的驱动的控制信号，并且将该控制信号供应给摄像头控制单元11405。例如，控制信号包括与摄像条件相关的信息，诸如指定拍摄图像的帧速率的信息、指定摄像时的曝光值的信息和/或指定拍摄图像的放大倍率和焦点的信息。
需要注意，诸如帧速率、曝光值、放大倍率或焦点等摄像条件可以由用户指定，或者可以由CCU 11201的控制单元11413基于所获取的图像信号来自动地设定。在后一种情况下，将自动曝光(AE：auto exposure)功能、自动聚焦(AF：auto focus)功能和自动白平衡(AWB：auto white balance)功能并入内窥镜11100中。
摄像头控制单元11405基于通过通信单元11404接收的来自CCU11201的控制信号来控制摄像头11102的驱动。
通信单元11411包括用于将各种信息发送到摄像头11102和从摄像头11102接收各种信息的通信装置。通信单元11411接收通过传输电缆11400从摄像头11102发送的图像信号。
此外，通信单元11411将用于控制摄像头11102的驱动的控制信号发送到摄像头11102。图像信号和控制信号能够通过电通信或光学通信等发送。
图像处理单元11412对从摄像头11102发送的RAW数据形式的图像信号执行各种图像处理。
控制单元11413执行与通过内窥镜11100对手术部位等进行摄像和显示通过对手术部位等进行摄像而获得的拍摄图像相关的各种控制。例如，控制单元11413产生用于控制摄像头11102的驱动的控制信号。
此外，基于已经由图像处理单元11412执行了图像处理的图像信号，控制单元11413控制显示装置11202显示对手术部位等进行摄像的拍摄图像。此时，控制单元11413可以使用各种图像识别技术来识别拍摄图像中的各种物体。例如，控制单元11413能够通过检测拍摄图像中所包括的物体的边缘的形状和颜色等来识别诸如钳子等手术工具、特定活体部位、出血和在使用能量装置11112时的薄雾等。当控制单元11413控制显示装置11202显示拍摄图像时，控制单元11413可以使用识别结果使各种手术支持信息与手术部位的图像以重叠的方式显示。在以重叠的方式显示手术支持信息并且将其呈现给外科医生11131的情况下，能够减轻外科医生11131的负担，并且外科医生11131能够确定无疑地进行手术。
将摄像头11102和CCU 11201彼此连接的传输电缆11400是为电信号通信准备的电信号电缆、为光学通信准备的光纤或者为电通信和光学通信两者准备的复合电缆。
这里，虽然在所示的示例中，通过使用传输电缆11400的有线通信进行通信，但是也可以通过无线通信进行摄像头11102与CCU 11201之间的通信。
上面已经描述了能够应用根据本公开的技术的内窥镜手术系统的示例。根据本公开的技术能够优选地应用于上述组件之中的设置在内窥镜11100的摄像头11102中的摄像单元11402。根据本公开的技术，可以进一步提高由摄像单元11402拍摄的图像的图像质量。因此，可以提高使用内窥镜手术系统的用户的可视性和可操作性。
上面已经参考第一至第六实施例及变形例描述了根据本公开的技术。然而，根据本公开的技术不限于前述实施例等，并且可以以各种各样的方式进行修改。
此外，作为本公开的构成要素和操作，在实施例中所述的所有构成要素和操作并非都是必不可少的。例如，在实施例的构成要素之中，在代表本公开的最广泛概念的任意独立权利要求中没有记载的那些构成要素被认为是可选的构成要素。
贯穿本说明书和所附权利要求书使用的术语应被解释为“开放式”术语。例如，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得对列表中项目的记载不排除可以取代或添加到所列项目的其他类似项目。术语“具有”及其语法变体旨在是非限制性的，使得对列表中项目的记载不排除可以取代或添加到所列项目的其他类似项目。
需要注意，本文中所使用的术语包括仅为了便于说明而使用的且不限制构造和操作的术语。例如，术语“右”、“左”、“上”和“下”仅表示所参考的附图中的方向。另外，术语“向内”和“向外”分别表示朝向关注要素的中心的方向和远离关注要素的中心的方向。这同样适用于与这些术语类似的术语和具有类似含义的术语。
需要注意，根据本公开的技术可以是以下构造中的任意构造。根据包括以下构造的本公开的技术，充当蛾眼结构的凹凸结构45能够进一步抑制入射光在包括光电转换部的半导体基板12的光接收侧主表面上的反射。因此，摄像装置100能够进一步抑制摄像装置100内部的入射光的反射，从而可以进一步抑制拍摄图像中的光斑或重影等。根据本公开的技术的效果不一定限于本文中所述的效果，并且可以是本公开中所述的任意效果。
(1)
一种摄像装置，其包括：
半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和
凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱，
各所述支柱的纵横比为1以上，所述纵横比是通过将各所述支柱的高度除以各所述支柱的基部的在任意方向上的直径而确定的。
(2)
根据(1)所述的摄像装置，其中，各所述支柱在其顶端处具有平坦部，并且所述平坦部的在任意方向上的直径为10nm以下。
(3)
一种摄像装置，其包括：
半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和
凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱，
各所述支柱在其顶端处具有平坦部，所述平坦部的在任意方向上的直径为10nm以下。
(4)
根据(3)所述的摄像装置，其中，各所述支柱的纵横比为1以上，所述纵横比是通过将各所述支柱的高度除以各所述支柱的基部的在任意方向上的直径而确定的。
(5)
根据(1)至(4)中任一项所述的摄像装置，其中，各所述支柱具有在所述半导体基板的厚度方向上延伸的突起形状。
(6)
根据(1)至(5)中任一项所述的摄像装置，其中，各所述支柱的顶端具有带顶点的形状或半球形形状。
(7)
根据(1)至(6)中任一项所述的摄像装置，其中，所述支柱以200nm以下的周期布置在所述光接收侧主表面上。
(8)
根据(1)至(7)中任一项所述的摄像装置，其中，所述支柱以随机排列、方格排列或六方密堆积排列布置在所述光接收侧主表面上。
(9)
根据(1)至(8)中任一项所述的摄像装置，其中，所述凹凸结构设置在所述光接收侧主表面的对应于所述光电转换部的区域中。
(10)
根据(1)至(9)中任一项所述的摄像装置，其还包括在所述凹凸结构上的第一层，所述第一层包含介电材料。
(11)
根据(10)所述的摄像装置，其还包括在所述第一层上的第二层，所述第二层包含折射率比所述第一层中所包含的材料的折射率低的材料。
(12)
根据(10)或(11)所述的摄像装置，其中，所述第一层被设置成填充所述凹凸结构的凹凸部分。
(13)
根据(10)所述的摄像装置，其还包括层间绝缘层，其中，
所述第一层沿着所述凹凸结构的凹凸部分设置，并且
所述层间绝缘层在所述第一层上填充所述凹凸结构的所述凹凸部分。
(14)
根据(11)所述的摄像装置，其中，
所述第一层沿着所述凹凸结构的凹凸部分设置，并且
所述第二层被设置成填充所述凹凸结构的所述凹凸部分。
(15)
根据(1)至(14)中任一项所述的摄像装置，其还包括将相邻的所述像素彼此分离的像素分离层。
(16)
根据(15)所述的摄像装置，其中，所述像素分离层包括绝缘层，所述绝缘层设置在相邻的所述像素之间并且从所述光接收侧主表面在所述半导体基板的厚度方向上延伸。
(17)
根据(15)或(16)所述的摄像装置，其中，多个所述像素分离层中的至少一者被设置成贯穿所述半导体基板。
(18)
根据(17)所述的摄像装置，其中，在贯穿所述半导体基板的所述像素分离层附近的所述光接收侧主表面是平坦的。
(19)
根据(1)至(18)中任一项所述的摄像装置，其中，所述半导体基板还包括临时保持所述光电转换部通过所述光电转换产生的电荷的存储部。
(20)
根据(19)所述的摄像装置，其中，所述存储部的光接收侧被包含遮光材料的遮光部覆盖。
附图标记列表
2 像素
3 像素阵列部
4 垂直驱动电路
5 列信号处理电路
6 水平驱动电路
7 输出电路
8 控制电路
10 像素驱动配线
11 水平信号线
12 半导体基板
21 多层配线层
22 支撑基板
41 第一导电类型的半导体区域
42 第二导电类型的半导体区域
43 配线层
44 层间绝缘层
45、45A、45B、45C 凹凸结构
46 层间绝缘层
47 支柱
48 钉扎层
49 遮光部
50 平坦化膜
51 彩色滤光片层
52 芯片上透镜
60 硬掩模
70、70A、70B、70C1、70C2、70C3 像素分离膜
73 抗反射层
75 附近部
100、100A、200、200A、200B、200C、300、301、400、401、500、501、600、601 摄像单元

Claims (20)

1.一种摄像装置，其包括：
半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和
凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱，
各所述支柱的纵横比为1以上，所述纵横比是通过将各所述支柱的高度除以各所述支柱的基部的在任意方向上的直径而确定的。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，各所述支柱在其顶端处具有平坦部，并且所述平坦部的在任意方向上的直径为10nm以下。
3.一种摄像装置，其包括：
半导体基板，所述半导体基板包括针对二维布置的像素中的各者设置的光电转换部，所述光电转换部对入射光执行光电转换；和
凹凸结构，所述凹凸结构设置在所述半导体基板的光接收侧主表面上，所述凹凸结构包括以比属于可见光波段的光的波长小的周期布置的多个支柱，
各所述支柱在其顶端处具有平坦部，所述平坦部的在任意方向上的直径为10nm以下。
4.根据权利要求3所述的摄像装置，其中，各所述支柱的纵横比为1以上，所述纵横比是通过将各所述支柱的高度除以各所述支柱的基部的在任意方向上的直径而确定的。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，各所述支柱具有在所述半导体基板的厚度方向上延伸的突起形状。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，各所述支柱的顶端具有带顶点的形状或半球形形状。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述支柱以200nm以下的周期布置在所述光接收侧主表面上。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述支柱以随机排列、方格排列或六方密堆积排列布置在所述光接收侧主表面上。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述凹凸结构设置在所述光接收侧主表面的对应于所述光电转换部的区域中。
10.根据权利要求1所述的摄像装置，其还包括在所述凹凸结构上的第一层，所述第一层包含介电材料。
11.根据权利要求10所述的摄像装置，其还包括在所述第一层上的第二层，所述第二层包含折射率比所述第一层中所包含的材料的折射率低的材料。
12.根据权利要求10所述的摄像装置，其中，所述第一层被设置成填充所述凹凸结构的凹凸部分。
13.根据权利要求10所述的摄像装置，其还包括层间绝缘层，其中，
所述第一层沿着所述凹凸结构的凹凸部分设置，并且
所述层间绝缘层在所述第一层上填充所述凹凸结构的所述凹凸部分。
14.根据权利要求11所述的摄像装置，其中，
所述第一层沿着所述凹凸结构的凹凸部分设置，并且
所述第二层被设置成填充所述凹凸结构的所述凹凸部分。
15.根据权利要求1所述的摄像装置，其还包括将相邻的所述像素彼此分离的像素分离层。
16.根据权利要求15所述的摄像装置，其中，所述像素分离层包括绝缘层，所述绝缘层设置在相邻的所述像素之间并且从所述光接收侧主表面在所述半导体基板的厚度方向上延伸。
17.根据权利要求15所述的摄像装置，其中，多个所述像素分离层中的至少一者被设置成贯穿所述半导体基板。
18.根据权利要求17所述的摄像装置，其中，在贯穿所述半导体基板的所述像素分离层附近的所述光接收侧主表面是平坦的。
19.根据权利要求1所述的摄像装置，其中，所述半导体基板还包括临时保持所述光电转换部通过所述光电转换产生的电荷的存储部。
20.根据权利要求19所述的摄像装置，其中，所述存储部的光接收侧被包含遮光材料的遮光部覆盖。
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