JP6288569B2 - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
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Description
101 単位画素
200 半導体基板
201 光電変換部
202 集光部
203 配線部
221 カラーフィルタ
222A 第1の集光素子
222B、222C、222D、222E、222F、222G 第2の集光素子
222a 溝部
224 集光素子
231 配線
232 絶縁膜
252 集光素子形成膜
253、255 レジスト膜
253a 溝パターン
Claims (20)
- 基板の画素領域に2次元状に配置された複数の単位画素を備え、
前記複数の単位画素のそれぞれは、光電変換部と、
入射光を集光する集光素子とを有し、
前記集光素子は、
前記複数の単位画素のうち前記画素領域の中央部に配置された単位画素に形成された、凸曲面を有する第1の集光素子と、
前記複数の単位画素のうち前記画素領域の中央部を除く領域に配置された単位画素に形成された、幅が前記入射光の波長以下である複数の溝部及び凸曲面を有する第2の集光素子とを含み、
前記第2の集光素子は、前記基板の平面視において、前記複数の溝部の形成密度が相対的に低い低密度領域と、前記低密度領域よりも前記複数の溝部の形成密度が相対的に高い高密度領域とを有し、
前記第2の集光素子の前記低密度領域は、当該第2の集光素子の前記高密度領域よりも前記画素領域の中央部側にして配置されている、
固体撮像素子。 - λを前記入射光の波長とし、nを前記第2の集光素子を形成する材料の屈折率とした場合、
前記複数の溝部のそれぞれは、幅がλ/2n以下である、
請求項1に記載の固体撮像素子。 - 前記複数の溝部の形成密度は、前記高密度領域の中央部よりも前記低密度領域側において高い、
請求項1又は2に記載の固体撮像素子。 - 前記複数の溝部の形成密度は、前記画素領域の中央部からの距離が小さい単位画素と比べて、前記画素領域の中央部からの距離が大きい単位画素の方が高い、
請求項1〜3のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記複数の溝部は、互いに平行して配置されている、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記複数の溝部は、直線状であり、前記画素領域の中央部と、前記単位画素の位置とを結ぶ直線に交差する方向に延びている、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記第2の集光素子の少なくとも一部において、前記複数の溝部のそれぞれが延びる方向は、異なる2以上の方向である、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記集光素子は、平面楕円形状又は平面長方形状である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記第2の集光素子は、前記複数の溝部の底面の位置が揃っている、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記第2の集光素子は、前記複数の溝部の深さが揃っている、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記凸曲面は、曲率半径が10μm以下である、
請求項1〜10のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記複数の単位画素のそれぞれは、
前記基板の一の面に設けられた前記光電変換部と、
前記基板の前記光電変換部と反対側の面に設けられた配線部とを含み、
前記第2の集光素子は、前記一の面の上に設けられている、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 前記複数の単位画素のそれぞれは、
前記基板の一の面に設けられた前記光電変換部と、
前記一の面の上に設けられた配線部と、
前記配線部の上に設けられたカラーフィルタとを含み、
前記第2の集光素子は、前記カラーフィルタと前記光電変換部との間に設けられている、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の固体撮像素子。 - 複数の光電変換部が2次元状に配列された画素領域を有する基板を準備する工程と、
前記画素領域の上に入射光を集光するための集光素子形成膜を形成する工程と、
前記画素領域の中央部を除く領域において、前記集光素子形成膜における前記光電変換部と対応する位置に、前記入射光の波長以下の幅を有する複数の溝部を形成する工程と、
前記複数の溝部が形成された後で、前記集光素子形成膜をエッチングすることにより、前記画素領域の中央部において前記複数の溝部を有さない凸曲面の前記集光素子形成膜を備えた第1の集光素子を形成し、前記画素領域の中央部を除く領域において前記複数の溝部を有する凸曲面の前記集光素子形成膜を備えた第2の集光素子を形成する工程とを備え、
前記第2の集光素子は、前記基板の平面視において、前記複数の溝部の形成密度が相対的に低い低密度領域と、前記低密度領域よりも前記複数の溝部の形成密度が相対的に高い高密度領域とを有し、
前記第2の集光素子の前記低密度領域は、当該第2の集光素子の前記高密度領域よりも前記画素領域の中央部側にして配置されている、
固体撮像素子の製造方法。 - 複数の光電変換部が2次元状に配列された画素領域を有する基板を準備する工程と、
前記画素領域の上に入射光を集光するための集光素子形成膜を形成する工程と、
前記集光素子形成膜をエッチングすることにより、前記集光素子形成膜における前記光電変換部と対応する位置に凸曲面を形成する工程と、
前記凸曲面が形成された後に、前記画素領域の中央部を除いて、前記集光素子形成膜に前記入射光の波長以下の幅を有する複数の溝部を形成する工程とを備え、
前記複数の溝部を形成する工程では、前記画素領域の中央部に前記複数の溝部を有さない第1の集光素子が形成され、前記画素領域の中央部を除く領域に前記複数の溝部を有する第2の集光素子が形成され、
前記第2の集光素子は、前記基板の平面視において、前記複数の溝部の形成密度が相対的に低い低密度領域と、前記低密度領域よりも前記複数の溝部の形成密度が相対的に高い高密度領域とを有し、
前記第2の集光素子の前記低密度領域は、当該第2の集光素子の前記高密度領域よりも前記画素領域の中央部側にして配置されている、
固体撮像素子の製造方法。 - 前記複数の溝部を形成する工程では、λを前記入射光の波長とし、nを前記第2の集光素子を形成する材料の屈折率とした場合、前記複数の溝部のそれぞれの幅がλ/2n以下となるように前記複数の溝部を形成する、
請求項14又は15に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記複数の溝部を形成する工程では、前記複数の溝部の形成密度が、前記高密度領域の中央部よりも前記低密度領域側において高くなるよう前記複数の溝部を形成する、
請求項14〜16のいずれか1項に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記複数の溝部を形成する工程では、前記第2の集光素子における前記複数の溝部の形成密度が、前記画素領域の中央部からの距離が小さい単位画素と比べて、前記画素領域の中央部からの距離が大きい単位画素の方が高くなるよう前記複数の溝部を形成する、
請求項14〜17のいずれか1項に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記複数の溝部を形成する工程では、前記集光素子形成膜の上に複数の溝を有する溝パターンを有するレジスト膜を、ダイポール照明又は偏向照明を用いたフォトリソグラフィにより形成し、当該形成したレジスト膜をマスクとして前記集光素子形成膜をエッチングする、
請求項14〜18のいずれか1項に記載の固体撮像素子の製造方法。 - 前記複数の溝部を形成する工程では、前記複数の溝部を、前記画素領域の中央部と、前記複数の溝部を有する集光素子を含む単位画素の位置とを結ぶ直線に交差する方向に延びる直線状に形成する、
請求項14〜19のいずれか1項に記載の固体撮像素子の製造方法。
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