CN115803885A - 固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法和电子设备 - Google Patents

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CN115803885A CN202180040428.7A CN202180040428A CN115803885A CN 115803885 A CN115803885 A CN 115803885A CN 202180040428 A CN202180040428 A CN 202180040428A CN 115803885 A CN115803885 A CN 115803885A
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Abstract

技术问题为，提供能够将透光性构件适当地设置在包括光电转换部的基板上的固体摄像装置。技术方案为，该固体摄像装置包括：基板，其包括光电转换部；透镜，其设置在所述基板上；和透光性构件，其设置在所述透镜上，其中，所述透光性构件包括多个突出部，所述多个突出部以二维阵列形式设置在所述透光性构件的上表面上。

Description

固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法和电子设备
技术领域
本公开涉及固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法和电子设备。
背景技术
近年来，诸如CCD传感器和CMOS传感器等固体摄像装置不仅安装在相机中，而且安装在各种其他设备中。例如，固体摄像装置安装在小型装置中，为此，需要更薄的固体摄像装置。为此目的广泛使用的方法是一种称为“芯片级封装(chip scale package，CSP)”的封装方法，它不需要引线接合。在使用CSP的情况下，诸如玻璃盖等透光性构件固定在包括光电二极管(光电转换部)的基板上。
引用文献列表
专利文献
专利文献1JP 4000507 B
专利文献2JP 2013-38164A
发明内容
技术问题
然而，在使用CSP的情况下，玻璃盖内部的光反射成为一个问题。例如，存在玻璃盖内部的反射衍射反射到图像上的现象，这对图像质量产生不良影响。如果尝试使用传统方法控制反射衍射，则图像会发生模糊。因此，在使用CSP的情况下，期望减少这些问题。
鉴于上述情况，本公开的目的是提供能够将透光性构件适当地布置在包括光电转换部的基板上的固体摄像装置、固体摄像装置的制造方法和电子设备。
解决问题的技术方案
根据本公开第一方面的固体摄像装置包括：基板，其包括光电转换部；透镜，其布置在所述基板上；和透光性构件，其布置在所述透镜上；其中，所述透光性构件包括以二维阵列形式布置在所述透光性构件的上表面上的多个突出部。由此，能够将所述透光性构件适当地布置在包括所述光电转换部的基板上。例如，通过使用所述透光性构件中包括的突出部，能够降低所述透光性构件内部的反射衍射对图像的不良影响。
在第一方面中，所述突出部的高度可以是0.13μm至1.00μm。由此，例如，能够提高所述透光性构件的所述上表面上从所述透光性构件到外部的光的透射率。
在第一方面中，所述突出部的间距可以是0.23μm至0.70μm。由此，例如，能够提高所述透光性构件的所述上表面上从外部透射到所述透光性构件的透射光中的0次透射光的比率。
在第一方面中，所述突出部在所述透光性构件的所述上表面上的封装率可以是35％以上。由此，例如，能够提高所述透光性构件的所述上表面上从外部到所述透光性构件的光的透射率。
在第一方面中，所述突出部在所述透光性构件的所述上表面上的封装率可以是60％以上。由此，例如，能够进一步提高所述透光性构件的所述上表面上从外部到所述透光性构件的光的透射率。
在第一方面中，所述突出部可以布置为使得从被摄体侧以0°入射角进入所述透光性构件的所述上表面的光的透射光的97％以上成为非衍射光，并且从所述基板侧以43°入射角进入所述透光性构件的所述上表面的光的透射光的30％以上成为非衍射光。由此，例如，能够实现具有期望的相机特性的固体摄像装置。
在第一方面中，所述突出部的形状可以是圆柱、棱柱、圆锥或棱锥。由此，例如，能够以二维阵列形式布置所述突出部，或者能够容易地形成所述突出部。
在第一方面中，所述突出部包括第一部分和第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分上并且具有比所述第一部分大的投影面积。由此，例如，能够使用这些部分来调整光的传播方式。
在第一方面中，所述突出部可以包括第一部分和第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分上并且具有比所述第一部分小的投影面积。由此，例如，能够使用这些部分来调整光的传播方式。
在第一方面中，所述突出部的垂直截面的形状可以是梯形。由此，例如，能够形成具有介于圆柱(或棱柱)和圆锥(或棱锥)之间的中间特性的突出部。
在第一方面中，所述突出部可以包括在所述突出部内部沿垂直方向延伸的凹部。由此，例如，能够使用所述凹部来调整光的传播方式。
在第一方面中，所述突出部的平面形状可以是圆形或多边形。由此，例如，能够以二维阵列形式布置所述突出部，或者能够容易地形成所述突出部。
在第一方面中，所述突出部可以以三角栅格状形成在所述透光性构件的所述上表面上。由此，例如，所述突出部能够布置为使得所述突出部之间的距离较短。
在第一方面中，所述突出部可以露出在空气中。由此，例如，能够使用所述突出部来调整从空气进入的光或发射到空气中的光的传播方式。
在第一方面中，所述突出部可以由SiO2、SiN、Al2O3、HfO2、TiO2或STO(氧化锶钛)形成(其中，Si是硅，O是氧，N是氮，Al是铝，Hf是铪，Ti是钛)。由此，例如，能够使用在半导体工艺中广泛使用的材料来形成所述突出部。
在第一方面中，所述透光性构件可以是玻璃盖。因此，例如，能够减少所述玻璃盖内部的反射衍射对图像质量的不良影响。
在第一方面中，所述透光性构件可以附接至所述基板。由此，例如，能够使用粘合剂容易地将所述透光性构件布置在所述基板上。
根据本公开第二方面的固体摄像装置的制造方法包括以下步骤：将透光性构件经由透镜布置在包括光电转换部的基板上；以及在所述透光性构件的上表面上以二维阵列形式形成多个突出部。由此，能够将所述透光性构件适当地布置在包括所述光电转换部的所述基板上。例如，通过使用所述透光性构件中所包括的所述突出部，能够减少所述透光性构件内部的反射衍射对图像的不良影响。
在第二方面中，可以通过蚀刻对所述透光性构件的上表面进行加工来在所述透光性构件的所述上表面上形成所述突出部。由此，例如，可以通过蚀刻容易地形成所述突出部。
根据本公开第三方面的电子设备包括：基板，其包括光电转换部；第一透镜，其布置在所述基板上；透光性构件，其布置在所述透镜上；和第二透镜，其布置在所述透光性构件上方以与所述透光性构件分离；其中，所述透光性构件包括以二维阵列形式布置在所述透光性构件的上表面上的多个突出部。由此，能够将所述透光性构件适当地布置在包括所述光电转换部的基板上。例如，通过使用所述透光性构件中包括的突出部，能够降低所述透光性构件内部的反射衍射对图像的不良影响。
附图说明
图1是示出了实施方案1的固体摄像装置的构造的框图。
图2示出了表示实施方案1的固体摄像装置的结构例的立体图。
图3是示出了实施方案1的固体摄像装置的结构的截面图。
图4是示出了实施方案1的固体摄像装置的结构的另一截面图。
图5是示出了实施方案1的固体摄像装置的结构的另一截面图。
图6示出了表示实施方案1的固体摄像装置的切割前后的结构的平面图。
图7示出了表示实施方案1的电子设备内部的光的传播状态和实施方案1的比较例的电子设备内部的光的传播状态的截面图。
图8示出了表示实施方案1的比较例的固体摄像装置内部的光的传播状态和实施方案1的固体摄像装置内部的光的传播状态的截面图。
图9示出了说明实施方案1的固体摄像装置的结构的截面图。
图10示出了说明根据实施方案1的高度H的图。
图11示出了说明根据实施方案1的高度H的图。
图12示出了说明根据实施方案1的间距P的曲线图。
图13示出了说明根据实施方案1的间距P的曲线图。
图14示出了说明根据实施方案1的封装率R/P的曲线图。
图15示出了说明根据实施方案1的封装率R/P的曲线图。
图16示出了表示实施方案2的固体摄像装置的结构的截面图。
图17示出了表示实施方案3的固体摄像装置的结构的截面图。
图18示出了表示实施方案4的固体摄像装置的结构的截面图。
图19示出了表示实施方案5的固体摄像装置的结构的截面图。
图20示出了表示实施方案6的固体摄像装置的结构的截面图。
图21示出了表示实施方案7的固体摄像装置的结构的截面图。
图22示出了表示实施方案8的固体摄像装置的结构的截面图。
图23示出了表示实施方案9的固体摄像装置的结构的截面图。
图24示出了表示实施方案10的固体摄像装置的结构的截面图。
图25示出了表示实施方案11的固体摄像装置的结构的截面图。
图26示出了用于说明根据实施方案1的透射率的曲线图。
图27示出了用于说明根据实施方案1的反射率的曲线图。
图28示出了用于说明根据实施方案5的透射率的曲线图。
图29示出了用于说明根据实施方案5的反射率的曲线图。
图30示出了表示实施方案12的固体摄像装置的制造方法的截面图(1/2)。
图31示出了表示实施方案12的固体摄像装置的制造方法的截面图(2/2)。
具体实施方式
将参照附图说明本公开的实施方案。
(实施方案1)
图1是示出了根据实施方案1的固体摄像装置的构造的框图。
图1的固体摄像装置是互补金属氧化物半导体(CMOS)型图像传感器，并且包括具有多个像素1的像素阵列区域2、控制电路3、垂直驱动电路4、多个列信号处理电路5、水平驱动电路6、输出电路7、多条垂直信号线8和水平信号线9。
各像素1包括用作光电转换部的光电二极管和多个像素晶体管。像素晶体管的示例是诸如传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管等MOS晶体管。
像素阵列区域2具有以二维阵列形式布置的多个像素1。像素阵列区2包括：有效像素区域，其接收光并进行光电转换，并且将光电转换产生的信号电荷放大并输出放大的信号电荷；以及黑基准像素区域，其输出光学黑作为黑电平的基准。通常，黑基准像素区域布置在有效像素区域的外围区域上。
控制电路3基于垂直同步信号、水平同步信号、主时钟等产生各种信号，以作为垂直驱动电路4、列信号处理电路5和水平驱动电路6的操作基准。由控制电路3生成的信号例如是时钟信号和控制信号，并且被输入到垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6等。
垂直驱动电路4例如包括移位寄存器，其以行为单位对像素阵列区域2的各像素1进行垂直扫描。垂直驱动电路4还基于由各像素1产生的信号电荷，经由垂直信号线8将像素信号供给至列信号处理电路5。
列信号处理电路5例如针对像素阵列区域2的像素1的各列布置，并且基于来自黑基准像素区域的信号对从一行像素1输出的信号执行信号处理。信号处理的示例是噪声消除和信号放大。
水平驱动电路6例如包括移位寄存器，并且将来自各列信号处理电路5的像素信号供给至水平信号线9。
输出电路7对从各列信号处理电路5经由水平信号线9供给的信号执行信号处理，并且输出由该信号处理生成的信号。
图2示出了表示根据实施方案1的固体摄像装置的结构例的立体图。
在图2的A至C中，示出了彼此垂直的X轴、Y轴和Z轴。X方向和Y方向对应于横向(水平方向)，Z方向对应于纵向(垂直方向)。+Z方向对应于向上方向，-Z方向对应于向下方向。-Z方向可以与重力方向完全匹配，也可以与重力方向不完全匹配。
在图2的A所示的第一示例中，固体摄像装置包括基板11上的像素阵列区域2、控制电路3和逻辑电路10。逻辑电路10包括上述垂直驱动电路4、列信号处理电路5、水平驱动电路6和输出电路7。
在图2的B所示的第二示例中，固体摄像装置具有在支撑基板21上的基板11，其中，像素阵列区域2和控制电路3在基板11上，逻辑电路10在支撑基板21上。
在图2的C所示的第三示例中，固体摄像装置具有在支撑基板21上的基板11，其中，像素阵列区域2在基板11上，控制电路3和逻辑电路10在支撑基板21上。
在以下说明中，假设实施方案1的固体摄像装置具有第三示例的结构。然而，除了对第三示例特有的结构的说明之外，以下说明也适用于具有第一示例或第二示例的结构的固体摄像装置。
图3是示出了实施方案1的固体摄像装置的结构的截面图。图3示出了像素阵列区域2的纵截面。
实施方案1的固体摄像装置包括：基板11；基板11内部的多个光电转换部12；各光电转换部12所包括的p型半导体区域13、n型半导体区域14和p型半导体区域15；以及在基板11内部的像素隔离层16、p阱层17和多个浮动扩散部18。
实施方案1的固体摄像装置还包括：支撑基板21；多个配线层22、23和24；层间绝缘膜25；以及各传输晶体管Tr1中所包括的栅极电极26和栅极绝缘膜27。
实施方案1的固体摄像装置还包括：凹槽31；元件隔离部32，其布置在凹槽31中；元件隔离部32中所包括的固定电荷膜33(具有负固定电荷的膜)和绝缘膜34；遮光膜35；多个滤色器36；以及多个片上透镜37。
例如，基板11是诸如硅基板等半导体基板。在图3中，基板11的-Z方向的表面是基板11的正面，基板11的+Z方向的表面是基板11的背面。实施方案1的固体摄像装置是背面照射型，因此基板11的背面成为基板11的光入射面(光接收面)。
在基板11内部针对各像素1布置光电转换部12。图3示出了针对三个像素1布置的三个光电转换部12作为示例。各光电转换部12包括在基板11的内部从基板11的正面侧到背面侧依次形成的p型半导体区域13、n型半导体区域14和p型半导体区域15。在光电转换部12中，主要光电二极管由p型半导体区域13和n型半导体区域14的p-n结以及n型半导体区域14和p型半导体区域15的p-n结来实现，并且光电二极管将光转换为电荷。光电转换部12接收来自基板11的背面侧的光，产生与接收到的光量相对应的信号电荷，并且将产生的信号电荷存储在n型半导体区域14中。
像素隔离层16是布置在相邻光电转换部12之间的p型半导体区域。p阱层17是相对于像素隔离层16布置在基板11的正面侧的p型半导体区域。浮动扩散部18是相对于p阱层17布置在基板11的正面侧的n+型半导体区域。例如，通过将n型杂质以高浓度注入到p阱层17中来形成浮动扩散部18。
凹槽31具有从基板11的背面沿着深度方向(-Z方向)延伸的形状，并且与像素隔离层16一样，布置在相邻光电转换部12之间。通过在像素隔离层16中从基板11的背面蚀刻形成凹部来形成凹槽31。实施方案1的凹槽31到达p阱层17，但未到达浮动扩散部18。
元件隔离部32包括在凹槽31中依次形成的固定电荷膜33和绝缘膜34。固定电荷膜33形成在凹槽31的侧面和底面上。绝缘膜34隔着固定电荷膜33形成在凹槽31中。
固定电荷膜33是具有负固定电荷的膜，并且与绝缘膜34一起构成元件隔离部32。固定电荷膜33具有减少由存在于基板11的界面上的微小缺陷引起的称为“暗电流”的噪声产生的功能。例如，固定电荷膜33是含有诸如铪(Hf)、铝(Al)、锆(Zr)、钽(Ta)或钛(Ti)等金属元素的氧化膜或氮化膜。实施方案1的固定电荷膜33形成在基板11的整个背面上，并且不仅布置在元件隔离部32的内部，而且布置在光电转换部12的上方。
绝缘膜34与固定电荷膜33一起构成元件隔离部32。在实施方案1中，通过将固定电荷膜33和绝缘膜34嵌入凹槽31内部，光电转换部12隔着固定电荷膜33和绝缘膜34彼此隔离。由此，可以减少像素1的颜色混合。绝缘膜34例如是氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜或树脂膜。实施方案1的绝缘膜34形成在基板11的整个背面上，并且不仅布置在元件隔离部32的内部，而且布置在光电转换部12的上方。
遮光膜35是具有遮光功能的膜，并且形成于在基板11的背面上形成的绝缘膜34的预定区域上。实施方案1的遮光膜35形成在元件隔离部32的上方，并且具有网状平面形状。入射到遮光膜35的光被遮光膜35遮蔽或者穿过遮光膜35的开口(网孔)。遮光膜35例如是含有诸如钨(W)、铝(Al)或铜(Cu)等金属元素的膜。
滤色器36具有使预定波长的光透过的功能，并且针对各像素1形成于绝缘膜34和遮光膜35上。例如，用于红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤色器36分别针对红色、绿色和蓝色的像素1布置在光电转换部12的上方。此外，用于红外光的滤色器36可以针对红外光的像素1布置在光电转换部12的上方。透过各滤色器36的光经由绝缘膜34和固定电荷膜33进入光电转换部12。
片上透镜37具有聚集入射光的功能，并且针对各像素1形成在滤色器36上。由各片上透镜37聚集的光经由滤色器36、绝缘膜34和固定电荷膜33进入光电转换部12。实施方案1的各片上透镜37由透光的材料形成，并且实施方案1的片上透镜37经由该材料彼此连接。片上透镜37是本公开的透镜或第一透镜的示例。
支撑基板21隔着层间绝缘膜25布置在基板11的正面上，并且布置为用以确保基板11的强度。支撑基板21例如是诸如硅基板等半导体基板。
配线层22至配线层24布置在基板11的正面侧的层间绝缘膜25的内部，并且形成多层配线结构。实施方案1的多层配线结构包括三层的配线层22至配线层24，但是也可以包括四层以上的配线层。各配线层22至配线层24包括各种配线，使用这些配线驱动诸如传输晶体管Tr1等像素晶体管。配线层22至配线层24是含有诸如钨(W)、铝(Al)、铜(Cu)等金属元素的层。层间绝缘膜25是包含氧化硅膜的绝缘膜。
各传输晶体管Tr1的栅极电极26经由栅极绝缘膜27布置在p阱层17的在p型半导体区域13和浮动扩散部18之间的下方。栅极电极26和栅极绝缘膜27布置在层间绝缘膜25内部。各传输晶体管Tr1可以将光电转换部12内部的信号电荷传输至浮动扩散部18。
在实施方案1中，入射到各片上透镜37的光被片上透镜37聚集，透过滤色器36，穿过遮光膜35的开口，进入光电转换部12。光电转换部12通过执行光电转换将该光转换为电荷，并产生信号电荷。信号电荷经由配线层22至配线层24中的垂直信号线8作为像素信号被输出。
图4是示出了实施方案1的固体摄像装置的结构的另一截面图。图4示出了像素阵列区域2的纵截面的放大图。然而，在图4中，省略了基板11内部的光电转换部12、基板11下方的支撑基板21等的图示。
除了图3所示的构成元件之外，实施方案1的固体摄像装置还包括平坦化膜41、覆盖膜42、玻璃密封树脂43和玻璃盖44。
平坦化膜41形成在基板11的背面，以覆盖多个片上透镜37。由此，平坦化了基板11的背面的平面。平坦化膜41由折射率比片上透镜37的材料的折射率低的材料形成。例如，片上透镜37的材料是氧化硅，而平坦化膜41的材料是树脂。
覆盖膜42、玻璃密封树脂43和玻璃盖44依次地布置在平坦化膜41上。实施方案1的玻璃盖44由玻璃(氧化硅)形成，并且通过玻璃密封树脂43固定到覆盖膜42上。玻璃盖44是本公开的透光性构件的示例。
玻璃盖44可以用由光透射的材料(透光性材料)形成的不同盖代替。该盖可以仅由玻璃以外的透光性材料形成，或者可以由玻璃和玻璃以外的透光性材料形成。该盖也是本公开的透光性构件的示例。
图4示出了玻璃盖44的上表面S。实施方案1的玻璃盖44的上表面S露出在空气中。如后所述(参照图8的B、图8的C等)，实施方案1的玻璃盖44包括玻璃盖44的上表面S上布置的多个突出部44b，但在图4等中，省略了突出部44b的图示。
图5是示出了实施方案1的固体摄像装置的结构的另一截面图。图5示出了基板11和玻璃盖44作为整体的纵截面。然而，在图5中，省略了基板11中的光电转换部12、基板11下方的支撑基板21、基板11上的固定电荷膜33等的图示。
除了图3和图4所示的构成元件以外，实施方案1的固体摄像装置还包括绝缘膜51、配线层52、多个金属焊盘53、阻焊膜54和多个焊球55。
图5示出了形成在被切割成芯片尺寸的基板11上的以覆盖多个片上透镜37的平坦化膜41、覆盖膜42、玻璃密封树脂43和玻璃盖44。如图5所示，实施方案1的固体摄像装置以芯片级封装(CSP)来封装。因此，玻璃盖44的上表面S的尺寸与基板11的上表面(背面)的尺寸大致相同。
绝缘膜51和配线层52依次地布置在基板11的下表面(正面)上。另一方面，金属焊盘53布置在基板11的上表面上。配线层52包括贯穿基板11的多个过孔52a，并且过孔52a与金属焊盘53的下表面接触。由此，基板11的上表面上的各种器件和配线层52可以电连接。
阻焊膜54布置在配线层52的下表面上。焊球55布置在配线层52的下表面上，从阻焊膜54露出。由此，实施方案1的固体摄像装置和其他装置可以经由焊球55电连接。
图6示出了表示实施方案1的固体摄像装置的切割前后的结构的平面图。
图6的A示出了切割前的基板(晶片)11。基板11布置在这里未图示的支撑基板21(参照图3)上，并且与支撑基板21一起被切割。
图6的B是图6的A所示的区域A的放大图。基板11(和支撑基板21)包括多个芯片区域61和切割区域62。例如，图6的B示出了九个芯片区域61。各芯片区域61包括有效像素区域61a和围绕有效像素区域61a的外围区域61b。切割区域62具有组合了沿X方向延伸的多条切割线62a和沿Y方向延伸的多条切割线62b的形状。通过使用刀片切割这些切割线62a和切割线62b，基板11被切割成多个芯片61'(参照图6的C)。
图6的C示出了通过该切割获得的一个芯片61'。芯片61'包括上述有效像素区域61a和外围区域61b，并且对应于图3所示的固体摄像装置。
图7示出了表示实施方案1的电子设备内部的光的传播状态和实施方案1的比较例的电子设备内部的光的传播状态的截面图。
图7的A示出了实施方案1的电子设备的纵截面。实施方案1的电子设备包括芯片(固体摄像装置)61'、安装基板63和由多个摄像透镜64a至64e构成的摄像透镜组件64。实施方案1的电子设备的示例是：相机(例如，数码摄像机、数码相机、运动相机、车载相机)、便携式电话(例如，智能手机)、计算机(例如，个人计算机(PC))以及各种IoT(物联网)装置。
芯片61'经由此处未图示的焊球55(参照图5)堆叠在安装基板63上。由此，芯片61'的配线和安装基板63的配线可以经由焊球55电连接。图7的A示出了芯片61'中包含的基板11和玻璃盖44。
摄像透镜64a至摄像透镜64e布置在玻璃盖44上方以与玻璃盖44分离。在实施方案1的电子设备中，来自被摄体的光依次地透过摄像透镜64a至摄像透镜64e，并进入玻璃盖44。进入玻璃盖44的光透过玻璃盖44、片上透镜37、滤色器36等，进入基板11内部的光电转换部12(参照图3)。摄像透镜64a至摄像透镜64e是本公开第二透镜的示例。
图7的A示出了从摄像透镜64a至摄像透镜64e传播至基板11的光的状态。图7的A示出了进入芯片61'的中央部的光线、进入芯片61'的外围部的光线以及进入芯片61'的中央部和外围部之间的光线。
接下来将参照图7的B说明实施方案1的比较例的电子设备的问题。图7的B示出了比较例的电子设备的纵截面。比较例的电子设备具有与实施方案1的电子设备相同的构成元件，并且比较例的玻璃盖44包括平坦的上表面S。
在比较例中，随着固体摄像装置的灵敏度增加，固体摄像装置中产生了反射衍射光斑，由此图像质量受到不良影响。例如，当进入固体摄像装置的中央部(芯片61'的中央部)的光的亮度高时，会产生反射衍射光斑。该比较例的固体摄像装置具有薄板形状，因此在固体摄像装置内部容易产生反射衍射。
图7的B示出了作为示例进入基板11的入射光L和在基板11内部反射的反射光L1、L2和L3。如图7的B所示，进入基板11的入射光L引起反射衍射，并变成衍射光(反射光)。图7的B所示的衍射光对应于三次衍射光。如反射光L3所示，一部分衍射光再次进入基板11。
这里，在入射光L进入固体摄像装置的外围部的情况下，反射光L3大部分不再次进入有效像素区域61a中，而是进入外围区域61b，因此由此引起的对图像质量的不良影响不会成为一个大问题。然而，在入射光L进入固体摄像装置的中央部的情况下，反射光L3大部分再次进入有效像素区域61a中，由此引起的对图像质量的不良影响往往会成为问题。
在本比较例的玻璃盖44由普通玻璃形成的情况下，玻璃盖44的全反射条件为约43°。全反射条件是在光从具有较高折射率的介质进入具有较低折射率的介质时光的反射变为100％的入射角的最小值。由于本比较例的玻璃盖44的上表面S露出在空气中，因此这里折射率较高的介质是玻璃，折射率较低的介质是空气。反射光L1、反射光L2和反射光L3相对于玻璃盖44的上表面S的入射角分别为小于43°、43°和大于43°的角。
因此，玻璃盖44与空气之间的入射角为43°以上的衍射光被全反射，并且入射角小于43°的衍射光被释放到空气中。在玻璃盖44上方观察到的衍射光的强度在全反射边界处显著变化。例如，全反射边界一侧的衍射光的强度约为全反射边界另一侧的衍射光的强度的10倍。该全反射边界成为环状光斑的原因。期望减少这种光斑的产生。
图8示出了表示实施方案1的比较例的固体摄像装置内部的光的传播状态和实施方案1的固体摄像装置内部的光的传播状态的截面图。
图8的A示出了实施方案1的比较例的玻璃盖44的纵截面。如上所述，在本比较例的玻璃盖44的上表面S上，从玻璃盖44进入上表面S的全部反射光被全部地反射。
图8的B示出了实施方案1的玻璃盖44的纵截面。实施方案1的玻璃盖44在玻璃盖44的上表面S上具有以二维阵列形式布置的多个突出部44b。具体地，实施方案1的玻璃盖44包括主体部44a和这些突出部44b，并且这些突出部44b从主体部44a向+Z方向突出。实施方案1的主体部44a和这些突出部44b由相同的玻璃形成。实施方案1的各突出部44b的形状是圆柱体。
实施方案1的玻璃盖44的上表面S包括主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S2。主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S2由突出部44b的侧面S3连接。在更广泛的意义上，侧面S3也是上表面S的一部分。例如，通过蚀刻处理玻璃盖44的上表面S而在玻璃盖44的上表面S上形成突出部44b。上表面S1对应于通过蚀刻处理的上表面，上表面S2对应于未通过蚀刻处理的上表面。
如上所述，实施方案1的玻璃盖44的上表面S不是普通平面，而是通过突出部44b形成细微不规则部的凸饰面。因此，即使光从玻璃盖44以如果上表面S是普通平面会发生全反射的角度进入上表面S，也由于不规则部的影响，取决于光的入射位置，而不会发生全反射。例如，图8的B示出了进入突出部44b的侧面S3的光被释放到空气中的状态。由此能够减少全反射的发生，并且能够减少光斑的产生。
图8的C示出了实施方案1的变形例的玻璃盖44的纵截图。本变形例的玻璃盖44在玻璃盖44的上表面S上也具有以二维阵列形式形成的多个突出部44b。然而，本变形例的各突出部44b的形状为圆锥形。换言之，各突出部44b的形状可以是除了圆柱形以外的形状。稍后将说明各突出部44b的形状的其他示例。
本变形例的玻璃盖44的上表面S包括主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S4。主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S4直接连接。在本变形例中，上表面S1是与XY面平行的水平面，上表面S4是从XY面倾斜的倾斜面。
图8的C示出了进入突出部44b的上表面S4的光释放到空气中的状态。由此能够减少全反射的发生，并且能够减少光斑的产生。
图9示出了说明实施方案1的固体摄像装置的结构的截面图。图9的A示出了实施方案1的玻璃盖44的纵截面，就像图8的B一样。图9的B示出了实施方案1的玻璃盖44的横截面。图9的B示出了沿图9的A所示的A-A'线的横截面，并且图9的A示出了沿图9的B所示的B-B'线的纵截面。
如上所述，实施方案1的玻璃盖44包括主体部44a和多个突出部44b。这些突出部44b以二维阵列形式，特别地以三角栅格形式(参照图9的B)形成在玻璃盖44的上表面S上。由于各突出部44b的形状是圆柱体，因此各突出部44b的平面形状是圆形(参照图9的B)。主体部44a和突出部44b由SiO2(Si表示硅，O表示氧)形成。实施方案1的突出部44b没有被另一层覆盖，而是露出在空气中。
图9的A和图9的B示出了突出部44b的高度H、突出部44b的直径R和突出部44b的间距P。突出部44b的间距P对应于在最相近的突出部44b之间的中心距离。图9的B还示出了在次相近的突出部44b之间的中心距离P'。P和P'具有P'＝√3×P的关系。图9的A还示出了从基板11到达玻璃盖44的表面S的光的入射角θ。该入射角θ表示在光的传播方向与+Z方向之间的角。实施方案1的高度H、直径R和间距P分别为300nm、300nm和400nm。稍后将详细说明这些尺寸。
图10示出了说明根据实施方案1的高度H的图。该图是通过使用FDTD方法计算得到的(后述的其他图表也相同)。
图10的A示出了高度H与从空气进入玻璃盖44的0°入射光的透射率之间的关系。0°入射光是光的传播方向与-Z方向之间的角度为0°的入射光，即，沿-Z方向传播的入射光。图10的B示出了入射光、反射光、0次透射光和透射衍射光的示例。如果透射衍射光的量多，则图像模糊，因此，优选地，透射衍射光的量少，并且0次透射光的量多。同样优选地，反射光的量少。
图10的A示出了0次透射光的透射率和全部透射光的透射率(0次透射光和透射衍射光的透射率值)。在图10的A中，在将直径R固定为0.3μm、间距P固定为0.4μm的同时，将高度H改变为各种值。根据图10的A，即使高度H在0.1μm和1.0μm之间变化，0次透射光的透射率和透射光的透射率都保持在大约100％。这意味着就优化这些透射率值而言，高度H可以是在0.1μm至1.0μm范围内的任何值。
图11示出了说明根据实施方案1的高度H的图。
图11的A示出了高度H与从空气进入玻璃盖44的43°入射光的透射率之间的关系。43°入射光是在光的传播方向与+Z方向之间的角度为43°的入射光，即，上述入射角θ为43°的入射光。图11的B示出了入射光、反射光、0次透射光和透射衍射光的示例。这种反射光会引起光斑。由于反射光随着透射光的增加而减少，因此优选地透射光的量多。
图11的A示出了0次透射光的透射率和全部透射光的透射率。在图11的A中，在将直径R固定为0.3μm、间距P固定为0.4μm的同时，将高度H改变为各种值。根据图11的A，这些透射率值在高度H为0.3μm时最高，并且随着高度H偏离0.3μm而降低。具体地，随着高度H从0.3μm减小，这些透射率值突然地降低。例如，0次透射光在H＝0.13μm处的透射率与0次透射光在H＝1.00μm处的透射率大致相同，即，0次透射光在H小于0.13μm时的透射率低于0次透射光在高度H为1.00μm时的透射率。如此低的透射率不是期望的。因此，优选地，实施方案1的高度H为0.13μm至1.00μm(0.13μm≤H≤1.00μm)。
即使考虑到光的波长，高度H的该优选条件仍然相同。根据图11的A，当高度H为0.3μm时，0次透射光的透射率和全部透射光的透射率最高。这对应于波长的一个周期。然而，43°入射光相对于+Z方向以倾斜状态传播，因此为了确定43°入射光的高度H的条件，必须在倾斜状态下考虑波长的一个周期。因此，在倾斜状态下考虑波长的一个周期的情况下，优选地，高度H具有1/4至2个波长的长度。1/4波长的长度约为0.13μm，2个波长的长度约为1.00μm。0.13μm和1.00μm的值分别与精确的1/4波长和2个波长稍有偏差，但这是因为也考虑了将由SiO2(折射率：1.45)形成的玻璃盖44替换为由不同材料形成的盖的情况。这种材料的示例是TiO2(折射率：2.5)(Ti表示钛)。
43°入射光的角度43°对应于上述全反射条件。因此，根据实施方案1，通过将高度H设定为0.13μm至1.00μm，能够有效地减少全反射的产生。
图12是说明根据实施方案1的间距P的曲线图。
图12示出了间距P与从空气进入玻璃盖44的0°入射光的透射率之间的关系。具体地，图12示出了0次透射光的透射率和全部透射光的透射率。在图12中，在将高度H固定为0.3μm的同时，将间距P改变为各种值。改变直径R使得后述的封装率(R/P)保持在0.75。
根据图12，在间距P为0.70μm以下的情况下，0次透射光的透射率与全部透射光的透射率大致相同，但在间距P为0.70μm以上的情况下，0次透射光的透射率低于全部透射光的透射率。这意味着当间距P大于0.70μm时，透射衍射光增加。如上所述，不期望透射衍射光的量多。因此，优选地，实施方案1的间距P为0.70μm以下。
另一方面，就减少透射光而言，期望小的间距P，但就容易形成突出部44b而言，是不期望的。例如，如果间距P小，则形成突出部44b的光刻和蚀刻变得困难。因此，优选地，期望的间距P的下限为期望的间距P的上限(0.70μm)的约1/3，即，约0.23μm。该0.23μm的值接近高度H的最优值(0.3μm)，因此，就突出部44b的形状而言也是优选的。如果间距P比高度H小很多，则突出部44b的形状变长，并且突出部44b的可靠性降低。因此，优选地，实施方案1的间距P为0.23μm至0.70μm(0.23μm≤P≤0.70μm)。即使考虑到光的波长，间距P的该优选条件仍然相同。
图13示出了说明根据实施方案1的间距P的曲线图。
图13示出了间距P与从玻璃盖44进入空气的43°入射光的透射率之间的关系。具体地，图13示出了0次透射光的透射率和全部透射光的透射率。在图13中，在将高度H固定为0.3μm的同时，将间距P改变为各种值。改变直径R使得后述的封装率(R/P)保持在0.75。
在图13中，当间距P为0.23μm至0.70μm时，0次透射光的透射率和全部透射光的透射率大致恒定。因此，优选地，即使考虑图13的结果，实施方案1的间距P也为0.23μm至0.70μm。
图14示出了说明根据实施方案1的封装率R/P的曲线图。
图14示出了玻璃盖44的上表面S上的突出部44b的封装率R/P与从空气进入玻璃盖44的0°入射光的透射率之间的关系。图14示出了全部透射光的透射率。封装率R/P表示突出部44b的上表面S2相对于玻璃盖44的上表面S(＝S1+S2)的尺寸，并且是由直径R除以间距P确定的值。在图14中，在将高度H固定为0.3μm、直径R固定为0.3μm的同时，将封装率R/P改变为各种值。这里0°入射光的波长为0.55μm。
根据图14，随着封装率R/P降低，全部透射光的透射率降低。具体地，当封装率R/P变为小于0.6(60％)时，透射率从100％开始下降，并且在封装率R/P进一步从0.35(35％)下降到0.3(30％)时，透射率变为低于80％。如上所述，不期望的是，透射光减少而反射光增加。因此，实施方案1的封装率R/P优选为35％以上(R/P≥0.35)，并且更优选地为60％以上(R/P≥0.6)。
图15示出了说明根据实施方案1的封装率R/P的曲线图。
图15示出了玻璃盖44的上表面S上的突出部44b的封装率R/P与从玻璃盖44进入空气的43°入射光的透射率之间的关系。图15示出了0次透射光的透射率和全部透射光的透射率。在图15中，在将高度H固定为0.3μm、直径R固定为0.3μm的同时，将封装率R/P改变为各种值。这里0°入射光的波长为0.55μm。
根据图15，0次透射光的透射率随着封装率R/P的增加而增加，但是在封装率R/P小于约0.6时，全部透射光的透射率随着封装率R/P的增加而增加，并且在封装率R/P为约0.6以上时，随着封装率R/P的减小而减小。如上所述，不期望透射光减少而反射光增加。因此，就优化43°入射光而言，实施方案1的封装率R/P优选地为接近60％的值。
优选地，将实施方案1的高度H、直径R和间距P设定为上述最优值。此外，在实施方案1中，优选使用这些最优值的组合。例如，优选设定高度H为0.13μm至1.00μm，间距P为0.23μm至0.70μm，封装率R/P为35％以上。由此，能够将从空气进入玻璃盖44的0°入射光的透射率和从玻璃盖44进入空气的43°入射光的透射率调整到最佳值。例如，可以设定突出部44b的形状和布置，使得0°入射光的97％以上的透射光变为非衍射光(0次透射光)，并且43°入射光的30％以上的透射光变为非衍射光(0次透射光)。由此，能够实现具有期望相机特性的固体摄像装置。
如上所述，实施方案1的高度H、直径R和间距P分别为300nm、300nm和400nm。在使用这些尺寸执行的基于FDTD方法的计算结果中，0°入射光的98.5％的透射光变为0次透射光，并且43°入射光的44.7％的透射光变为0次透射光。这表明由此能够有效地减少光斑的产生。
如上所述，实施方案1的固体摄像装置包括经由片上透镜37布置在基板11上的玻璃盖44，并且玻璃盖44包括在玻璃盖44的上表面S上以二维阵列形式布置的多个突出部44b。因此，根据实施方案1，能够将玻璃盖44适当地布置在包括光电转换部12的基板11上。例如，使用突出部44b，能够减少玻璃盖44内部的反射衍射对图像的不良影响。
现在将说明实施方案2至实施方案11的固体摄像装置的结构。对于这些实施方案的固体摄像装置，将主要说明与实施方案1的固体摄像装置的不同之处，并且将省略与实施方案1的固体摄像装置共同的结构的说明，除非该说明是必要的。
(实施方案2)
图16示出了说明实施方案2的固体摄像装置的结构的截面图。图16的A是纵截面图，图16的B是横截面图(后述的图17～图25同理)。
与实施方案1的突出部44b一样，以二维阵列形式布置实施方案2的突出部44b，但与实施方案1的突出部44b不同的是以方形栅格形式布置。图16的B示出了突出部44b的间距P(是最相近的突出部44b之间的中心距离)以及次相近的突出部44b之间的中心距离P"。实施方案1的P和P'具有P'＝√3×P的关系，而实施方案2的P和P"具有P"＝√2×P的关系。
实施方案1的突出部44b不仅具有距离P的环状结构，而且还具有距离P'的环状结构，因此距离P'的环状结构也会影响反射衍射。同样地，实施方案2的突出部44b不仅具有距离P的环状结构，而且还具有距离P"的环状结构，因此距离P"的环状结构也会影响反射衍射。然而，P"和P的比值(P"/P)小于P'和P的比值(P'/P)，这意味着距离P"的环状结构的影响通常大于距离P'的环状结构的影响。因此，为了减小次相近的突出部44b的环状结构相互之间的影响，优选使用如实施方案1的三角栅格，而不是实施方案2的方形栅格。
(实施方案3)
图17示出了说明实施方案3的固体摄像装置的结构的截面图。
实施方案3的固体摄像装置包括透光性盖44’代替玻璃盖44。实施方案1的玻璃盖44的突出部44b由SiO2形成，而实施方案3的突出部44b'由TiO2形成。由此，可以获得与实施方案1的突出部44b类似的效果。透光性盖44’是本公开的透光性构件的示例。
实施方案3的透光性盖44’包括主体部44a'和从主体部44a'向+Z方向突出的多个突出部44b'。与突出部44b'一样，主体部44a'可以由TiO2形成，但也可以由除了TiO2以外的材料(例如SiO2)形成。
实施方案3的突出部44b'可以由除了SiO2和TiO2之外的材料形成。这种材料的示例是SiN、Al2O3、HfO2和STO(氧化锶钛)。这里N表示氮，Al表示铝，并且Hf表示铪。
(实施方案4)
图18示出了说明实施方案4的固体摄像装置的结构的截面图。
如图18的A所示，实施方案4的各突出部44b包括下部45和布置在下部45上的上部46。下部45和上部46的形状均为圆柱状。然而，上部46的投影面积设定为比下部45的投影面积大。下部45和上部46的投影面积是在下部45和上部45分别投影到XY面上时获得的面积，并且分别与实施方案4的下部45和上部46的横截面面积相同。下部45是本公开的第一部分的示例，上部46是本公开的第二部分的示例。
图18的A示出了下部45的高度H1和上部46的高度H2。这些高度H1和H2具有H＝H1+H2的关系。图18的B示出了下部45的直径R1和上部46的直径R2。这些直径R1和R2具有R2＞R1的关系。这些尺寸值的示例为：H1＝300nm、H2＝300nm、R1＝160nm以及R2＝320nm。实施方案4的下部45和上部46均由SiO2形成。
根据实施方案4，能够容易地形成具有接近圆锥形状的突出部44b或具有接近梯形的纵截面形状的突出部44b。此外，根据实施方案4，可以通过改变H1和H2的比率或者通过改变R1和R2的比率来调整光的传播方式。
(实施方案5)
图19示出了说明实施方案5的固体摄像装置的结构的截面图。
如图19的A所示，实施方案5的各突出部44b包括下部47和布置在下部47上的上部48。下部47和上部48的形状均为圆柱状。然而，上部48的投影面积设定为比下部47的投影面积小。下部47和上部48的投影面积是在下部47和上部48分别投影到XY面上时获得的面积，并且分别与实施方案5的下部47和上部48的横截面面积相同。下部47是本公开的第一部分的示例，上部48是本公开的第二部分的示例。
图19的A示出了下部47的高度H3和上部48的高度H4。这些高度H3和H4具有H＝H3+H4的关系。图19的B示出了下部47的直径R3和上部48的直径R4。这些直径R3和R4具有R4＜R3的关系。这些尺寸值的示例为：H3＝300nm、H4＝200nm、R3＝320nm和R4＝160nm。实施方案5的下部47和上部48均由SiO2形成。
根据实施方案5，能够容易地形成具有接近圆锥形状的突出部44b或者具有接近梯形的纵截面形状的突出部44b。此外，根据实施方案5，可以通过改变H3和H4的比率或者通过改变R3和R4的比率来调整光的传播方式。
(实施方案6)
图20示出了说明实施方案6的固体摄像装置的结构的截面图。
如图20的A所示，实施方案6的各突出部44b的形状为圆锥。实施方案6的玻璃盖44的上表面S包括主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S4。主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S4直接连接。在实施方案6中，上表面S1是与XY面平行的水平面，上表面S4是相对于XY面倾斜的倾斜面。
突出部44b的高度H、直径R、间距P的确定方法与实施方案1的情况相同(参照图9的A和图9的B)。然而，这里突出部44b的直径R表示突出部44b的底部的直径。例如，实施方案6的高度H、直径R和间距P的值分别为：240nm、293nm和450nm。
根据实施方案6的突出部44b，能够获得与实施方案1的突出部44b类似的效果。
(实施方案7)
图21示出了实施方案7的固体摄像装置的结构的截面图。
如图21的A所示，实施方案7的各突出部44b的形状为顶端被切除的圆锥。这意味着实施方案7的各突出部44b的纵截面形状(垂直截面形状)是梯形。实施方案7的玻璃盖44的上表面S包括主体部44a的上表面S1、各突出部44b的上表面S4和在突出部44b顶部的上表面S5。主体部44a的上表面S1和突出部44b的上表面S5经由突出部44b的上表面S4连接。在实施方案7中，上表面S1是与XY面平行的水平面，上表面S4是相对于XY面倾斜的倾斜面，上表面S5是与XY面平行的水平面。
突出部44b的高度H、直径R和间距P的确定方法与实施方案1的情况相同(参照图9的A和图9的B)。然而，这里突出部44b的直径R表示突出部44b的底部的直径。例如，实施方案7的高度H、直径R和间距P的值分别为：170nm、293nm和450nm。例如，实施方案7的上表面S5的直径为146nm。
根据实施方案7的突出部44b，能够获得与实施方案1的突出部44b类似的效果。另外，根据实施方案7，能够实现具有介于圆柱状突出部44b和圆锥状突出部44b之间的中间特性的突出部44b。
(实施方案8)
图22示出了说明实施方案8的固体摄像装置的结构的截面图。
如图22的A所示，实施方案8的各突出部44b的形状是棱锥，更具体地，八角锥。因此，如图22的B所示，实施方案8的各突出部44b的平面形状是多边形(八边形)。实施方案8的玻璃盖44的上表面S包括主体部44a的上表面S1和各突出部44b的上表面S4。主体部44a的上表面S1和突出部44b的上表面S4直接连接。在实施方案8中，上表面S1是与XY面平行的水平面，上表面S4是相对于XY面倾斜的倾斜面。
根据实施方案8的突出部44b，能够获得与实施方案1的突出部44b类似的效果。各突出部44b的形状可以是除了八角锥之外的棱锥。在这种情况下，各突出部44b的平面形状是诸如三角形、正方形和六边形等除了八边形之外的多边形。各突出部44b的形状可以是诸如三棱柱、矩形棱柱和六棱柱等棱柱。在这种情况下，各突出部44b的平面形状是诸如三角形、正方形和六边形等多边形。
(实施方案9)
图23示出了说明实施方案9的固体摄像装置的结构的截面图。
如图23的A所示，实施方案9的各突出部44b的形状是顶端被切除的棱锥。这意味着实施方案9的各突出部44b的纵截面形状(垂直截面形状)是梯形。实施方案9的玻璃盖44的上表面S包括主体部44a的上表面S1、各突出部44b的上表面S4和在突出部44b的顶部的上表面S5。主体部44a的上表面S1和突出部44b的上表面S5经由突出部44b的上表面S4连接。在实施方案9中，上表面S1是与XY面平行的水平面，上表面S4是相对于XY面倾斜的倾斜面，上表面S5是与XY面平行的水平面。
根据实施方案9的突出部44b，能够获得与实施方案1的突出部44b类似的效果。另外，根据实施方案9，能够实现具有介于棱柱的突出部44b和棱锥的突出部44b之间的中间特性的突出部44b。在这种情况下，棱柱底面的顶点数目或棱锥底面的顶点数目可以是任意的。
(实施方案10)
图24示出了说明实施方案10的固体摄像装置的结构的截面图。
如图24的A所示，实施方案10的各突出部44b的形状为圆柱，在各突出部44b内部形成有沿Z方向延伸的凹部49。实施方案10的凹部49的深度与突出部44b的高度H相同(参照图9的A)，但也可以比突出部44b的高度H深或浅。根据实施方案10，可以通过改变凹部49的形状来调整光的传播方式。
(实施方案11)
图25示出了说明实施方案11的固体摄像装置的结构的截面图。
如图25的A所示，实施方案11的各突出部44b的形状为圆锥，在各突出部44b内部形成有沿Z方向延伸的凹部49。实施方案11的凹部49的深度与突出部44b的高度H相同，但也可以比突出部44b的高度H深或浅。根据实施方案11，可以通过改变凹部49的形状来调整光的传播方式。
实施方案10或实施方案11的凹部49可以形成在除了圆柱和圆锥之外的固体内部。固体的示例是棱柱和棱锥。在这种情况下，棱柱底面的顶点数目或棱锥底面的顶点数目可以是任意的。另外，实施方案10或实施方案11的凹部49的形状也可以是除了圆柱以外的形状，例如可以是棱柱。在这种情况下，棱柱底面的顶点数目也可以是任意的。
(实施方案1和实施方案5的图表)
图26是说明实施方案1的透射率的曲线图。图27是说明实施方案1的反射率的曲线图。如上所述，实施方案1的固体摄像装置包括各自具有圆柱状的多个突出部44b。
图26示出了以各种入射角从玻璃盖44进入空气的入射光的透射率值。图27示出了以各种入射角从玻璃盖44进入空气的入射光的反射率值。为了比较，图26和图27不仅示出了在玻璃盖44包括突出部44b的情况下获得的曲线1至曲线3，而且还示出了在玻璃盖44不包括突出部44b的情况下获得的曲线4至曲线6。曲线1至曲线3分别示出了入射光的波长为0.5μm、0.55μm和0.6μm时的透射率值。同样地，曲线4至曲线6分别示出了入射光的波长为0.5μm、0.55μm和0.6μm时的反射率值。
图26示出了如果在玻璃盖44上布置突出部44b，则入射光的透射率增加。例如，在入射角为40°的情况下，曲线4至曲线6的透射率值低于40％，但曲线1至曲线3的透射率值高于80％。
图27示出了如果在玻璃盖44上布置突出部44b，则入射光的反射率降低。例如，在入射角为43°的情况下，曲线4至曲线6的反射率值高于80％，但曲线1至曲线3的反射率值低于40％。
图28是说明实施方案5的透射率的曲线图。图29是说明实施方案5的反射率的曲线图。实施方案5的固体摄像装置包括多个突出部44b，如上所述，各突出部44b各自具有由下部47和上部48构成的形状。
图28示出了以各种入射角从玻璃盖44进入空气的入射光的透射率值。图29示出了以各种入射角从玻璃盖44进入空气的入射光的反射率值。为了比较，图28和图29不仅示出了在玻璃盖44包括突出部44b的情况下获得的曲线1至曲线3，而且还包括在玻璃盖44不包括突出部44b的情况下获得的曲线4至曲线6。曲线1至曲线3分别示出了入射光的波长为0.5μm、0.55μm和0.6μm时的透射率值。同样地，曲线4至曲线6分别示出了入射光的波长为0.5μm、0.55μm和0.6μm时的反射率值。
图28示出了如果在玻璃盖44上布置突出部44b，则入射光的透射率增加。例如，在入射角为40°的情况下，曲线4至曲线6的透射率值低于40％，但曲线1至曲线3的透射率值高于80％。
图29示出了如果在玻璃盖44上布置突出部44b，则入射光的反射率降低。例如，在入射角为43°的情况下，曲线4至曲线6的反射率值高于80％，但曲线1至曲线3的反射率值低于40％。
如上所述，根据实施方案1和实施方案5，通过将突出部44b布置在玻璃盖44上，能够减少玻璃盖44内部的反射衍射对图像质量的不良影响。对于其他实施方案这是相同的。
(实施方案12)
图30和图31示出了说明实施方案12的固体摄像装置的制造方法的截面图。在实施方案12的方法中，制造了实施方案1的固体摄像装置，然而，如后所述，可以制造其他实施方案的固体摄像装置。
首先，准备基板11(图30的A)。接着，在基板11中形成光电转换部12等；在基板11的正面形成配线层22至配线层24、层间绝缘膜25等；在基板11的背面形成片上透镜37等；将基板11布置在支撑基板21上。在此省略了光电转换部12、配线层22至配线层24、层间绝缘膜25、片上透镜37、支撑基板21等的图示。
然后，将玻璃盖44经由未图示的片上透镜37和玻璃密封树脂43附接到基板11的背面(图30的A)。实施方案12的玻璃盖44例如是玻璃基板。
然后，在玻璃盖44上形成光致抗蚀剂层71(图30的B)。然后，使用光掩模72通过光刻将光致抗蚀剂层71露出(图30的C)。图30的C示出了光掩模72中所包括的遮蔽部72a。未被遮蔽部72a遮蔽的光发射至光致抗蚀剂层71。
然后，通过蚀刻使光致抗蚀剂层71显影(图31的A)。因此，光致抗蚀剂层71被图案化，如图31的A所示。图31的A示出了作为光致抗蚀剂层71的残留部的多个抗蚀剂部71a。
然后，使用光致抗蚀剂层71作为掩模通过蚀刻处理玻璃盖44(图31的B)。因此，抗蚀剂部71a的形状被转印至玻璃盖44，并且在玻璃盖44的上表面上形成多个突出部44b。图31的B示出了玻璃盖44的主体部44a和这些突出部44b。如上所述，以二维阵列形式形成了实施方案12的突出部44b。
然后，去除光致抗蚀剂层71并且清理玻璃盖44(图31的C)。以这种方式，制造了实施方案1的固体摄像装置。
使用实施方案12的方法可以制造实施方案2至实施方案11中的任一固体摄像装置。例如，在将突出部44b的形状设定为棱柱代替圆柱的情况下，各抗蚀剂部71a的形状可以设定为棱柱代替圆柱。在将突出部44b的形状设定为圆锥或棱锥的情况下，各抗蚀剂部71a的形状可以设定为圆锥或棱锥，或者可以通过图31的B的蚀刻将玻璃盖44回蚀。此外，可以通过图31的B的蚀刻或不同类型的蚀刻在各突出部44b的内部形成凹部49。
已经说明了本公开的实施方案，但是在不背离本公开的精神的范围内可以以各种方式对这些实施方案进行变形。例如，可以组合至少两个实施方案。
本公开可以具有以下构造。
(1)一种固体摄像装置，其包括：
基板，其包括光电转换部；
透镜，其布置在所述基板上；和
透光性构件，其布置在所述透镜上，
其中，所述透光性构件包括以二维阵列形式布置在所述透光性构件的上表面上的多个突出部。
(2)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的高度为0.13μm至1.00μm。
(3)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的间距为0.23μm至0.70μm。
(4)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部在所述透光性构件的所述上表面上的封装率为35％以上。
(5)根据(4)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部在所述透光性构件的所述上表面上的封装率为60％以上。
(6)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部布置为使得从被摄体侧以0°入射角进入所述透光性构件的所述上表面的光的透射光的97％以上成为非衍射光，并且从所述基板侧以43°入射角进入所述透光性构件的所述上表面的光的透射光的30％以上成为非衍射光。
(7)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的形状是圆柱、棱柱、圆锥或棱锥。
(8)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部包括第一部分和第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分上并且具有比所述第一部分大的投影面积。
(9)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部包括第一部分和第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分上并且具有比所述第一部分小的投影面积。
(10)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的垂直截面的形状是梯形。
(11)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部包括在所述突出部内部沿垂直方向延伸的凹部。
(12)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的平面形状是圆形或多边形。
(13)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部以三角栅格状形成在所述透光性构件的所述上表面上。
(14)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部露出在空气中。
(15)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述突出部由SiO2、SiN、Al2O3、HfO2、TiO2或STO(氧化锶钛)形成(其中，Si是硅，O是氧，N是氮，Al是铝，Hf是铪并且Ti是钛)。
(16)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述透光性构件是玻璃盖。
(17)根据(1)所述的固体摄像装置，其中，所述透光性构件附接至所述基板。
(18)一种固体摄像装置的制造方法，包括以下步骤：
将透光性构件经由透镜布置在包括光电转换部的基板上；以及在所述透光性构件的上表面上以二维阵列形式形成多个突出部。
(19)根据(18)所述的固体摄像装置的制造方法，其中，通过蚀刻对所述透光性构件的上表面进行加工来在所述透光性构件的所述上表面上形成所述突出部。
(20)一种电子设备，其包括：基板，其包括光电转换部；第一透镜，其布置在所述基板上；透光性构件，其布置在所述透镜上；和第二透镜，其布置在所述透光性构件上方以与所述透光性构件分离，其中，所述透光性构件包括以二维阵列形式布置在所述透光性构件的上表面上的多个突出部。
附图标记列表
1像素
2像素阵列区域
3控制电路
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垂直信号线
9水平信号线
10 逻辑电路
11 基板
12 光电转换部
13 p型半导体区域
14 n型半导体区域
15 p型半导体区域
16 像素隔离层
17 p阱层
18 浮动扩散部
21 支撑基板
22 配线层
23 配线层
24 配线层
25 层间绝缘膜
26 栅极电极
27 栅极绝缘膜
31 凹槽
32 元件隔离部
33 固定电荷膜
34 绝缘膜
35 遮光膜
36 滤色器
37 片上透镜
41 平坦化膜
42 覆盖膜
43 玻璃密封树脂
44 玻璃盖
44'透光性盖
44a主体部
44a'主体部
44b突出部
44b'突出部
45 下部
46 上部
47 下部
48 上部
49 凹部
51 绝缘膜
52 配线层
52a 过孔
53 金属焊盘
54 阻焊层
55 焊球
61 芯片区域
61'芯片
61a 有效像素区域
61b 外围区域
62 切割区域
62a 切割线
62b 切割线
63 安装基板
64 摄像透镜组件
64a 摄像透镜
64b 摄像透镜
64c 摄像透镜
64d 摄像透镜
64e 摄像透镜
71 光致抗蚀剂层
71a 抗蚀剂部
72 光掩模
72a 遮蔽部。

Claims (20)

1.一种固体摄像装置，其包括：
基板，其包括光电转换部；
透镜，其布置在所述基板上；和
透光性构件，其布置在所述透镜上，
其中，所述透光性构件包括多个突出部，所述多个突出部以二维阵列形式布置在所述透光性构件的上表面上。
2.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的高度为0.13μm至1.00μm。
3.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的间距为0.23μm至0.70μm。
4.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部在所述透光性构件的所述上表面上的封装率为35％以上。
5.根据权利要求4所述的固体摄像装置，其中，所述突出部在所述透光性构件的所述上表面上的封装率为60％以上。
6.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，
所述突出部布置为使得从被摄体侧以0°入射角进入所述透光性构件的所述上表面的光的透射光的97％以上成为非衍射光，并且
从所述基板侧以43°入射角进入所述透光性构件的所述上表面的光的透射光的30％以上成为非衍射光。
7.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的形状是圆柱、棱柱、圆锥或棱锥。
8.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部包括第一部分和第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分上并且具有比所述第一部分大的投影面积。
9.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部包括第一部分和第二部分，所述第二部分布置在所述第一部分上并且具有比所述第一部分小的投影面积。
10.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的垂直截面的形状是梯形。
11.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部包括在所述突出部内部沿垂直方向延伸的凹部。
12.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部的平面形状是圆形或多边形。
13.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部以三角栅格状形成在所述透光性构件的所述上表面上。
14.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部露出在空气中。
15.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述突出部由SiO2、SiN、Al2O3、HfO2、TiO2或氧化锶钛(STO)形成，其中，Si是硅，O是氧，N是氮，Al是铝，Hf是铪，Ti是钛。
16.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述透光性构件是玻璃盖。
17.根据权利要求1所述的固体摄像装置，其中，所述透光性构件附接至所述基板。
18.一种固体摄像装置的制造方法，包括以下步骤：
将透光性构件经由透镜布置在包括光电转换部的基板上；和
在所述透光性构件的上表面上以二维阵列形式形成多个突出部。
19.根据权利要求18所述的固体摄像装置的制造方法，其中，通过利用蚀刻对所述透光性构件的所述上表面进行加工来在所述透光性构件的所述上表面上形成所述突出部。
20.一种电子设备，其包括：
基板，其包括光电转换部；
第一透镜，其布置在所述基板上；
透光性构件，其布置在所述透镜上；和
第二透镜，其布置在所述透光性构件上方以与所述透光性构件分离，
其中，所述透光性构件包括以二维阵列形式布置在所述透光性构件的上表面上的多个突出部。
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