JPH06302845A - 反射防止膜の形成方法 - Google Patents

反射防止膜の形成方法

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JPH06302845A
JPH06302845A JP5114206A JP11420693A JPH06302845A JP H06302845 A JPH06302845 A JP H06302845A JP 5114206 A JP5114206 A JP 5114206A JP 11420693 A JP11420693 A JP 11420693A JP H06302845 A JPH06302845 A JP H06302845A
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JP
Japan
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antireflection film
light
forming
film
region
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JP5114206A
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English (en)
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Etsuro Shimizu
悦朗 清水
Michio Takayama
美知雄 高山
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1077Cements, e.g. waterglass

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光電変換装置上の受光領域以外の領域に反射
防止膜を形成する方法において、より低反射率の反射防
止膜を形成する。 【構成】 受光領域12と該受光領域以外の領域に設けた
遮光Al膜13とからなるウェハー11の遮光Al膜13上に、黒
色顔料分散樹脂膜14をパターン形成する。次いで、黒色
顔料分散樹脂膜14の表面層14aのみを有機溶剤で溶解し
て、その表面層14aをミクロな凹凸面に加工する。この
凹凸面は、入射光や反射光を黒色顔料分散樹脂膜14内に
閉じ込める作用をし、反射率の低減化を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、フォトダイオード,
イメージセンサ等の光電変換装置上にオンチップ状態で
設ける反射防止膜の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、フォトダイオード、特に複数の
受光領域を有するフォトダイオードアレイや、固体撮像
素子などの光電変換装置の設計に当たっては、迷光が受
光領域に入り込まないような構造設計が必要である。
【0003】次に、多波長分光光度計用フォトダイオー
ドアレイにおいて、従来用いられている構造上の迷光対
策について説明する。図5は、上記フォトダイオードア
レイの受光領域への光の入射経路を説明する図である。
1はフラットフィールド型回折格子であり、2は回折格
子1へのWなる幅をもつ入射光を示す。3は回折格子1
の焦点であるα−α′面に配置されたフォトダイオード
アレイで、このフォトダイオードアレイ3には3つの受
光領域A,B,Cが設けられている。このように構成さ
れたシステムにおいて、入射光2は回折格子1により分
光され、フォトダイオードアレイ3上に対し、α−α′
面方向に連続的に波長を変えながら照射されることとな
る。したがって、受光領域AはWA なる幅をもった経路
でλA なる波長の光を受け、同様に受光領域BはWB
る幅をもった経路でλB なる波長の光を、受光領域Cは
C なる幅をもった経路でλC なる波長の光を受ける。
【0004】図6は、図5に示したシステムで用いるフ
ォトダイオードアレイについて、迷光の発生メカニズム
を説明するための図で、図5に示したフォトダイオード
アレイをパッケージに実装した状態で示している。図6
に示すように、受光領域A,B,Cを備え持つフォトダ
イオードアレイ3はパッケージ4にマウントされ、保護
ガラス5で封止されている。6はフォトダイオード表面
にオンチップ状態で形成されたAl膜であり、受光領域
A,B,Cを除く領域を遮光する役割をもっている。こ
のような構成において、上述のように受光領域A,B,
Cへは、それぞれWA ,WB ,WC なる幅を持った経路
で、λA ,λB ,λC なる波長の光が入射する一方で、
受光領域間にも光が入射し、例えば受光領域AとBの間
の位置xには、Wx なる幅を持った経路で、λx なる波
長の光が入射する。Ix は、このような位置xへの入射
光の1つの光線を示すものであるが、このIx はフォト
ダイオード表面でAl膜6により反射され、一部の光は更
に保護ガラス5によっても反射されて、図6において破
線で示す経路で受光領域Bに入射してしまう。このよう
な光が迷光であり、この場合には、受光領域BがλB
外にλx なる波長のノイズ光をも受光したことになる。
【0005】迷光には、これ以外にも、Ix が位置xに
て反射した後、保護ガラス5を通り抜け、回折格子1で
反射されて、例えば受光領域Cに入射するケースも考え
られる。更に、この他に、複雑な反射による迷光も考え
られるが、迷光発生の上での根本的な問題点は、位置x
に代表される受光領域以外の領域が、Al等の反射率の高
い膜で構成されている点にある。
【0006】このように受光領域以外の領域の反射率が
高いという問題に対し、従来より、この領域のチップ最
表層に反射防止膜を形成する方法がとられている。反射
防止膜としては、TiNをAl上に積層するような干渉フィ
ルタタイプの膜や、樹脂を染色して光吸収能力を大きく
した膜等が用いられるが、前記多波長分光光度計用フォ
トダイオードアレイに適用する場合には、多波長分光光
度計の使用波長範囲である300 〜1000nm程度の広い範囲
にわたって、反射率が一様に小さいことが必要である。
このような条件を満足する膜としては、カーボン等の黒
色顔料を分散させた樹脂膜が適当である。
【0007】次に、この黒色顔料を分散した樹脂膜の形
成法を説明する。図7は、上記黒色顔料分散樹脂膜の形
成手順を表した図である。図7の(A)は黒色顔料分散
樹脂膜の形成前のウェハー状態を示す図で、Siウェハー
11に複数の受光領域12と、それを囲むように遮光Al膜13
が形成されている。次いで、このウェハー11には、図7
の(B)に示すように、黒色顔料分散樹脂が回転塗布さ
れる。この樹脂は、黒色顔料が感光性樹脂に混ぜられた
ものであり、次の図7の(C)で示すように、受光領域
12を開口するようにフォトリソ工程を行えば、エッチン
グ工程なしで受光領域12を除く領域に選択的に黒色顔料
分散樹脂膜14を形成できる。黒色顔料分散樹脂膜14の形
成は、このように簡単で、且つデバイスプロセスへも適
用し易い方法であるため、前記の多波長分光光度計用フ
ォトダイオードアレイ以外にも、多くの受光デバイスに
適用されつつある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記のよう
に、受光領域を除く領域に、黒色顔料を分散した樹脂か
らなる反射防止膜を形成することによって、チップ表面
での反射を原因とする迷光を大きく低減することが可能
であるが、多波長分光光度計用フォトダイオードアレイ
に上記反射防止膜を形成して評価した結果、まだ迷光が
無視できないレベルで生じており、更に反射率を低減す
る必要があることが判った。
【0009】本発明は、従来のフォトダイオードや固体
撮像素子における上記反射防止膜の反射率低減不足を解
決するためになされたもので、より低反射率の反射防止
膜の形成方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、光電変換装置の受光領域を除く領域に
形成された反射防止膜に、その表面を研磨処理等の化学
的あるいは物理的処理を加えることによって、反射防止
膜表面の状態をミクロの凹凸面に変化させるものであ
る。
【0011】
【作用】このように反射防止膜の表面に化学的あるいは
物理的処理を加えて、反射防止膜の表面にミクロの凹凸
面を形成することにより、このミクロの凹凸面は入射光
及び反射防止膜の下層のAl層からの反射光を分散し、光
を反射防止膜内に閉じ込める作用をする。これにより反
射率が低減する効果が生じる。
【0012】
【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る反射防止膜の形成方法の第1実施例を説明する
ための反射防止膜の形成手順を示す図である。図1の
(A)は、受光領域12と遮光Al膜13からなるSiウェハー
11の遮光Al膜13上に、黒色顔料分散樹脂膜14がパターン
形成されている状態を示す。この状態は、図7の(C)
で示した従来例と同じであり、黒色顔料分散樹脂膜14
は、遮光Al膜13への入射光の吸収と遮光Al膜13からの反
射光の吸収作用で反射防止作用を行っている。本実施例
においては、図1の(B)に示すように、黒色顔料分散
樹脂膜14の表面層14aのみを有機溶剤にて溶解して、そ
の表面層14aをミクロな凹凸面に加工する。この凹凸面
は、入射光及びAl膜13からの反射光を分散し、一部の光
を黒色顔料分散樹脂膜14の外へ反射させはするものの、
一部の光を黒色顔料分散樹脂膜14内に閉じ込める作用を
する。このため、本実施例の如く表面層が溶解され、ミ
クロな凹凸面が形成された反射防止膜においては、その
膜のもつ吸光効果に分散効果が加わるので、より反射防
止膜の反射率を低減することが可能となる。
【0013】なお、本発明を実施する半導体受光素子に
よっては、図1の(C)に示す如く、黒色顔料分散樹脂
膜14上に透明樹脂からなるオーバーコート層15が形成さ
れる場合もあるが、このような場合にも、反射率低減効
果が持続することが確認されている。黒色顔料分散樹脂
膜14上にオーバーコート層15を形成する場合には、オー
バーコート層15の材料に黒色顔料分散樹脂膜14に対する
溶剤を混ぜてから、オーバーコート層15を塗布形成すれ
ば、黒色顔料分散樹脂膜14を溶解する工程を、オーバー
コート層15の塗布工程で兼ねることができ、工程が短縮
できる。
【0014】本発明は、更に図2に示す如く、受光領域
12上に色フィルタ16,17,18が形成された場合にも、遮
光Al膜13上に形成された黒色顔料分散樹脂膜14に対し
て、同様に適用可能である。
【0015】図3は、鏡面加工されたSiウェハー上に黒
色顔料分散樹脂膜とオーバーコート層を形成した場合の
反射率の実測値であり、Aは従来の方法によるものにお
ける値、Bは本実施例で示した黒色顔料分散樹脂膜表面
を溶解させる方法を適用したものにおける値を示してい
る。図3から、本実施例によるものは、約1/5に反射
率が低減されていることがわかる。
【0016】図4は、本発明の第2の実施例を説明する
ための反射防止膜の形成工程図である。本実施例におい
ては、まず図4の(A)に示すように、受光領域12と遮
光Al膜13からなるSiウェハー11上に、黒色顔料分散樹脂
膜14を形成する。次に、この黒色顔料分散樹脂膜14の表
面層14aに、研磨剤によるラッピング処理、研磨剤を含
ませた液体を高圧で吹き付ける処理、あるいはブラシ等
によるブラッシング処理等の機械的処理を施すことによ
り、図4の(B)に示すように、物理的にミクロな凹凸
面を形成する。この後、図4の(C)に示すように、受
光領域12を窓あけするようなフォトレジストパターン21
を黒色顔料分散樹脂膜14上に形成する。最後に図4の
(D)に示すように、前記フォトレジストパターン21を
マスクとして黒色顔料分散樹脂膜14をドライエッチング
した後、フォトレジストパターン21を剥離することによ
り、表面層14aにミクロの凹凸面が形成された黒色顔料
分散樹脂膜14を、受光領域12を除く領域上に形成でき
る。
【0017】次に、第3実施例について説明する。この
実施例においては、第2実施例と同様に黒色顔料分散樹
脂膜をウェハー表面に形成した後、この黒色顔料分散樹
脂膜表面に、Arガス等によるイオンエッチング、CF4
ガスやO2 ガス等による反応性イオンエッチング、ある
いは同様のガスによるケミカルドライエッチング等のガ
スによる物理的,化学的エッチング処理を施すことによ
って、ミクロな凹凸面を形成する。以降、第2実施例に
示した方法により、表面にミクロの凹凸面が形成された
黒色顔料分散樹脂膜を受光領域を除く領域上に形成でき
る。
【0018】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、反射率をより低減した反射防止膜
を容易に形成することができ、多波長分光光度計用フォ
トダイオードアレイのように、迷光に対する仕様の厳し
い光電変換装置に対して、効果の大きい対策を施すこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る反射防止膜の形成方法の第1実施
例を説明するための反射防止膜の形成手順を示す図であ
る。
【図2】本発明を、色フィルタを施した光電変換装置に
適用した構成例を示す図である。
【図3】反射率特性を示す図である。
【図4】本発明の第2実施例を説明するための反射防止
膜の形成工程を示す図である。
【図5】多波長分光光度計用フォトダイオードアレイに
おける入射経路を示す説明図である。
【図6】迷光の発生メカニズムを示す説明図である。
【図7】従来の反射防止膜の形成工程を示す図である。
【符号の説明】
11 ウェハー 12 受光領域 13 遮光Al膜 14 黒色顔料分散樹脂膜 14a 樹脂表面層 15 オーバーコート層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光電変換装置上の受光領域以外の領域に
    反射防止膜を形成する方法において、光電変換装置上の
    受光領域以外の領域に形成した反射防止膜の表面に化学
    的あるいは物理的処理を加えることによって、前記反射
    防止膜表面の状態をミクロの凹凸面に変化させることを
    特徴とする反射防止膜の形成方法。
  2. 【請求項2】 前記反射防止膜は、黒色顔料分散樹脂膜
    で形成されていることを特徴とする請求項1記載の反射
    防止膜の形成方法。
  3. 【請求項3】 前記反射防止膜の表面処理は、溶剤によ
    る溶解処理であることを特徴とする請求項1又は2記載
    の反射防止膜の形成方法。
  4. 【請求項4】 前記反射防止膜の表面処理は、研磨剤に
    よるラッピング処理であることを特徴とする請求項1又
    は2記載の反射防止膜の形成方法。
  5. 【請求項5】 前記反射防止膜の表面処理は、研磨剤を
    含ませた液体の高圧吹き付け処理であることを特徴とす
    る請求項1又は2記載の反射防止膜の形成方法。
  6. 【請求項6】 前記反射防止膜の表面処理は、ブラシに
    よるブラッシング処理であることを特徴とする請求項1
    又は2記載の反射防止膜の形成方法。
  7. 【請求項7】 前記反射防止膜の表面処理は、ガスによ
    る物理的あるいは化学的エッチング処理であることを特
    徴とする請求項1又は2記載の反射防止膜の形成方法。
  8. 【請求項8】 光電変換装置上の受光領域以外の領域に
    オーバーコート層を備えた反射防止膜を形成する方法に
    おいて、光電変換装置上の受光領域以外の領域に反射防
    止膜を形成したのち、反射防止膜に対する溶剤を添加し
    たオーバーコート層を反射防止膜上に塗布形成し、その
    塗布工程においてオーバーコート層に添加された溶剤に
    より反射防止膜の表面溶解処理を同時に行い、前記反射
    防止膜表面の状態をミクロの凹凸面に変化させることを
    特徴とする反射防止膜の形成方法。
JP5114206A 1993-04-19 1993-04-19 反射防止膜の形成方法 Withdrawn JPH06302845A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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