JP5956866B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
反射防止層114がない場合、反射部113の反射面140で反射された光は、第1面120に到達すると、第1面120で反射され、更に反射面140で反射される。これが繰り返されることによって反射面140と第1面120との間で多重反射が起こる。ここで、光の波長をλ、層間絶縁膜105の上面130と反射面140との距離(媒質の厚さ)をd、上面130と反射面140との間の媒質である層間絶縁膜105の屈折率をnとする。また、第1面120における反射率をR1、反射面140を含み第1面120に平行な面の反射率をR2、第1面120および反射面140を含む反射構造部RSの反射率をRとする。反射面140と第1面120との間で光の多重反射が起こるため、反射率Rは、λ、d、n、R1、R2に依存する。反射率Rは、式(1)によって表すことができる。
図5には、反射構造部RSの反射率Rが例示されている。横軸は媒質の厚さd、縦軸は反射率Rである。また、実線は、反射防止層114を有する場合の反射率Rであり、破線は、反射防止層114を有しない場合の反射率Rである。この例では、反射率R2を90%、光の波長λを550nmとしている。図5より、第1面120に反射防止層114を設けない場合に比べ、反射防止層114を設けた場合の方が、媒質の厚さdの変化による反射率Rの変化が小さいことが分かる。したがって、反射防止層114を設けることにより、反射構造部RSによって光電変換部102に戻される光の量の変化を低減することができる。これにより、媒質の厚さdの不均一性、即ち、第1面120と反射部113との距離の不均一性による感度のばらつきを低減することができる。
きる。
反射部113をアルミニウムで形成し、層間絶縁膜105をシリコン酸化物で形成する場合、反射部113と層間絶縁膜105との界面、即ち反射面140における反射率R0は約90%である。この場合、第1面120に対して平行な面における、1つの画素領域PRの面積に対する1つの画素領域PRにおける反射面140の面積の比率を27.8%以上とすれば、(式2)を満たすことができる。その結果、反射構造部RSの反射率Rがゼロより大きくなり、感度を向上させることができる。
Claims (15)
- 複数の光電変換部を有する半導体層と、前記半導体層の第1面の側に配置された配線構造とを有し、前記半導体層の第2面の側から光が入射する固体撮像装置であって、
前記配線構造は、前記第1面に沿って配された複数の部分と、前記複数の部分と前記複数の光電変換部との間に連続的に位置する絶縁膜と、を含み、前記複数の部分の各々は、前記第2面から前記第1面に向かって前記半導体層を透過した光を前記半導体層に向けて反射する反射面を有しており、
前記固体撮像装置は、前記第1面に接触して配置された第1の誘電体膜と、前記絶縁膜と前記第1の誘電体膜との間に配置された、前記第1の誘電体膜および前記絶縁膜とは屈折率の異なる第2の誘電体膜と、を備え、
前記第1面と前記絶縁膜との間にはトランジスタのゲート電極が設けられており、前記第2の誘電体膜は前記ゲート電極と前記絶縁膜との間に位置する部分を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 複数の光電変換部を有する半導体層と、前記半導体層の第1面の側に配置された配線構造とを有し、前記半導体層の第2面の側から光が入射する固体撮像装置であって、
前記配線構造は、前記第1面に沿って配された複数の部分と、前記複数の部分と前記複数の光電変換部との間に連続的に位置する絶縁膜と、を含み、前記複数の部分の各々は、前記第2面から前記第1面に向かって前記半導体層を透過した光を前記半導体層に向けて反射する反射面を有しており、
前記固体撮像装置は、前記第1面に接触して配置された第1の誘電体膜と、前記絶縁膜と前記第1の誘電体膜との間に配置された第2の誘電体膜と、を備え、
前記絶縁膜および前記第1の誘電体膜はシリコン酸化物膜であり、前記第2の誘電体膜はシリコン窒化物膜であり、
前記第1面と前記絶縁膜との間にはトランジスタのゲート電極が設けられており、前記第2の誘電体膜は前記ゲート電極と前記絶縁膜との間に位置する部分を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記第2の誘電体膜は前記第1の誘電体膜よりも厚く、前記第1の誘電体膜および第2の誘電体膜は前記絶縁膜よりも薄い、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の光電変換部のそれぞれは、格子状に配列された複数の画素領域のうち対応する画素領域に配置され、
前記配線構造は、前記反射面の反射率をR0、前記第1面と平行な面における1つの画素領域に占める前記反射面の面積の比率をSとしたときに、
R0・S>0.25
を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - (1)前記第2の誘電体膜の屈折率は前記第1の誘電体膜の屈折率よりも高い、
(2)前記第2の誘電体膜の屈折率は前記絶縁膜の屈折率よりも高い、
(3)前記第2の誘電体膜は前記第1の誘電体膜よりも厚い、および、
(4)前記第1の誘電体膜および第2の誘電体膜は前記絶縁膜よりも薄い、
の少なくとも1つを満たす、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体層の厚さは2μm以上である、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第1の誘電体膜は前記ゲート電極と前記半導体層との間に位置する部分を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記半導体層は絶縁体を含む素子分離部を有し、前記第2の誘電体膜は前記素子分離部と前記絶縁膜との間に位置する部分を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の部分の各々は、アルミニウム、銅およびタングステンのいずれか1つを主成分として形成されており、前記反射面での反射率が前記第1面での反射率よりも高い
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記反射面は前記第1面に対して凹面を成している、
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第2面の側に配置された複数のカラーフィルタを更に備え、
前記第2の誘電体膜は、対応するカラーフィルタの色に応じた厚さを有する、
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記ゲート電極は、前記第1面に垂直な方向において前記反射面と前記第1面との間に位置する部分と、前記第1面に垂直な方向において前記反射面と前記第1面との間に位置しない部分と、を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記配線構造は、各々が配線部を含む複数の配線層を含み、
前記複数の部分は、前記複数の配線層のうちで前記第1面に最も近い配線層に含まれる、
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記第2の誘電体膜は、前記第1面に垂直な方向において前記反射面と前記第1面との間に位置しない部分を有する、
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の固体撮像装置。 - 前記複数の部分のうちの第1の部分の反射面から前記第1面までの距離は、前記複数の部分のうちの第2の部分の反射面から前記第1面までの距離と異なる、
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
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