WO2022018981A1 - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器 - Google Patents

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友彦 馬場
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    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/804—Containers or encapsulations

Definitions

  • the present disclosure relates to a solid-state image sensor, a method for manufacturing a solid-state image sensor, and an electronic device.
  • CSP Chip Scale Package
  • a translucent member such as a cover glass is attached on a substrate including a photodiode (photoelectric conversion unit).
  • the reflection of light in the glass cover becomes a problem.
  • the reflection diffraction in the glass cover is reflected in the image, which adversely affects the image quality.
  • the image may be blurred. Therefore, when adopting CSP, it is desirable to reduce these problems.
  • the present disclosure provides a solid-state image sensor, a method for manufacturing a solid-state image sensor, and an electronic device capable of appropriately providing a translucent member on a substrate including a photoelectric conversion unit.
  • the solid-state image sensor includes a substrate including a photoelectric conversion unit, a lens provided on the substrate, and a translucent member provided on the lens, and has the translucency.
  • the member includes a plurality of protrusions provided in a two-dimensional array on the upper surface of the translucent member. This makes it possible to suitably provide the translucent member on the substrate including the photoelectric conversion unit.
  • the convex portion included in the translucent member makes it possible to suppress the adverse effect of reflected diffraction in the translucent member on the image.
  • the height of the convex portion may be 0.13 to 1.00 ⁇ m. This makes it possible, for example, to improve the transmittance of light from the translucent member to the outside on the upper surface of the translucent member.
  • the pitch between the convex portions may be 0.23 to 0.70 ⁇ m. This makes it possible to increase, for example, the proportion of transmitted 0th-order light in the transmitted light transmitted from the outside to the translucent member on the upper surface of the translucent member.
  • the filling rate of the convex portion on the upper surface of the translucent member may be 35% or more. This makes it possible, for example, to improve the transmittance of light from the outside to the translucent member on the upper surface of the translucent member.
  • the filling rate of the convex portion on the upper surface of the translucent member may be 60% or more. This makes it possible, for example, to further improve the transmittance of light from the outside to the translucent member on the upper surface of the translucent member.
  • the transmitted light of the light incident on the upper surface of the translucent member at an incident angle of 0 ° from the subject side is non-diffraction light.
  • 30% or more of the transmitted light of the light incident on the upper surface of the translucent member at an incident angle of 43 ° from the substrate side may be provided so as to be non-diffractive light. This makes it possible to realize, for example, a solid-state image sensor having desirable camera characteristics.
  • the shape of the convex portion may be a cylinder, a prism, a cone, or a pyramid. This makes it possible, for example, to arrange the convex portions in a two-dimensional array and to easily form the convex portions.
  • the convex portion may have a first portion and a second portion provided on the first portion and having a larger projected area than the first portion. This makes it possible, for example, to adjust the way light propagates through these portions.
  • the convex portion may have a first portion and a second portion provided on the first portion and having a smaller projected area than the first portion. This makes it possible, for example, to adjust the way light propagates through these portions.
  • the shape of the vertical cross section of the convex portion may be trapezoidal. This makes it possible, for example, to form a convex portion having properties between a cylinder (or a prism) and a cone (or a pyramid).
  • the convex portion may have a concave portion extending in the vertical direction in the convex portion. This makes it possible, for example, to adjust the way light propagates through the recesses.
  • the planar shape of the convex portion may be a circle or a polygon. This makes it possible, for example, to arrange the convex portions in a two-dimensional array and to easily form the convex portions.
  • the convex portion may be provided in a triangular lattice shape on the upper surface of the translucent member. This makes it possible to arrange the convex portions so that the distance between the convex portions becomes short, for example.
  • the convex portion may be exposed to air. This makes it possible, for example, to adjust the propagation method of the light incident from the air and the light emitted into the air by the convex portion.
  • the convex portion may be formed of SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 , HfO 2 , TIO 2 , or STO (Strontium Titan Oxide) (Si is silicon, O). Is oxygen, N is nitrogen, Al is aluminum, Hf is hafnium, and Ti is titanium). This makes it possible, for example, to form the convex portion with a material widely used in semiconductor processes.
  • the translucent member may be a glass cover. This makes it possible to suppress, for example, the reflection diffraction in the glass cover adversely affecting the image quality.
  • the translucent member may be adhered to the substrate. This makes it possible, for example, to easily arrange the translucent member on the substrate by adhesion.
  • a translucent member is arranged via a lens on a substrate including a photoelectric conversion unit, and a plurality of convex portions are formed on the upper surface of the translucent member. Includes forming in a dimensional array. This makes it possible to suitably provide the translucent member on the substrate including the photoelectric conversion unit.
  • the convex portion included in the translucent member makes it possible to suppress the adverse effect of reflected diffraction in the translucent member on the image.
  • the convex portion may be formed on the upper surface of the translucent member by processing the upper surface of the translucent member by etching. This makes it possible to easily form, for example, a convex portion by etching.
  • the electronic device on the third side of the present disclosure includes a substrate including a photoelectric conversion unit, a first lens provided on the substrate, a translucent member provided on the lens, and the translucent member.
  • a second lens provided apart from the translucent member is provided above the translucent member, and the translucent member has a plurality of protrusions provided in a two-dimensional array on the upper surface of the translucent member. include.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a solid-state image sensor according to the first embodiment.
  • the solid-state image sensor of FIG. 1 is a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor, which includes a pixel array region 2 having a plurality of pixels 1, a control circuit 3, a vertical drive circuit 4, and a plurality of column signal processes. It includes a circuit 5, a horizontal drive circuit 6, an output circuit 7, a plurality of vertical signal lines 8, and a horizontal signal line 9.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • Each pixel 1 includes a photodiode that functions as a photoelectric conversion unit, and a plurality of pixel transistors.
  • pixel transistors are MOS transistors such as transfer transistors, reset transistors, amplification transistors, and selection transistors.
  • the pixel array area 2 has a plurality of pixels 1 arranged in a two-dimensional array.
  • the pixel array region 2 is an effective pixel region that receives light and performs photoelectric conversion to amplify and output the signal charge generated by the photoelectric conversion, and a black reference pixel that outputs optical black as a reference for the black level. Includes areas and.
  • the black reference pixel region is arranged on the outer peripheral portion of the effective pixel region.
  • the control circuit 3 generates various signals that serve as reference for the operation of the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, etc., based on the vertical sync signal, the horizontal sync signal, the master clock, and the like.
  • the signal generated by the control circuit 3 is, for example, a clock signal or a control signal, and is input to the vertical drive circuit 4, the column signal processing circuit 5, the horizontal drive circuit 6, and the like.
  • the vertical drive circuit 4 includes, for example, a shift register, and scans each pixel 1 in the pixel array area 2 in a row unit in the vertical direction.
  • the vertical drive circuit 4 further supplies a pixel signal based on the signal charge generated by each pixel 1 to the column signal processing circuit 5 through the vertical signal line 8.
  • the column signal processing circuit 5 is arranged, for example, for each column of the pixel 1 in the pixel array area 2, and the signal processing of the signal output from the pixel 1 for one row is based on the signal from the black reference pixel area. Do it for each row. Examples of this signal processing are denoising and signal amplification.
  • the horizontal drive circuit 6 includes, for example, a shift register, and supplies pixel signals from each column signal processing circuit 5 to the horizontal signal line 9.
  • the output circuit 7 performs signal processing on the signal supplied from each column signal processing circuit 5 through the horizontal signal line 9, and outputs the signal to which this signal processing has been performed.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the structure of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • a to C in FIG. 2 show X-axis, Y-axis, and Z-axis that are perpendicular to each other.
  • the X and Y directions correspond to the horizontal direction (horizontal direction), and the Z direction corresponds to the vertical direction (vertical direction). Further, the + Z direction corresponds to the upward direction, and the ⁇ Z direction corresponds to the downward direction.
  • the ⁇ Z direction may or may not exactly coincide with the direction of gravity.
  • the solid-state image pickup device includes a pixel array region 2, a control circuit 3, and a logic circuit 10 on a substrate 11.
  • the logic circuit 10 includes, for example, the above-mentioned vertical drive circuit 4, column signal processing circuit 5, horizontal drive circuit 6, and output circuit 7.
  • the solid-state image sensor has a substrate 11 on the support substrate 21, a pixel array region 2 and a control circuit 3 on the substrate 11, and a logic circuit on the support substrate 21. It is equipped with 10.
  • the solid-state image sensor has a substrate 11 on the support substrate 21, a pixel array region 2 on the substrate 11, a control circuit 3 and a logic circuit on the support substrate 21. It is equipped with 10.
  • the solid-state image sensor of the present embodiment will be described as having the structure of the third example.
  • the following description is also applicable to a solid-state image sensor having the structure of the first or second example, except for the description of the structure peculiar to the third example.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 3 shows a vertical cross section of the pixel array region 2.
  • the solid-state imaging device of this embodiment has a substrate 11, a plurality of photoelectric conversion units 12 in the substrate 11, and a p-type semiconductor region 13, an n-type semiconductor region 14, and a p-type semiconductor region included in each photoelectric conversion unit 12.
  • a pixel separation layer 16 in the substrate 11, a p-well layer 17, and a plurality of floating diffusion portions 18 are provided.
  • the solid-state image sensor of the present embodiment further includes a support substrate 21, a plurality of wiring layers 22, 23, 24, an interlayer insulating film 25, and a gate electrode 26 and a gate insulating film 27 included in each transfer transistor Tr1. ing.
  • the solid-state image sensor of the present embodiment further includes a groove 31, an element separation unit 32 provided in the groove 31, a fixed charge film (film having a negative fixed charge) 33 and an insulating film included in the element separation unit 32. It includes 34, a light-shielding film 35, a plurality of color filters 36, and a plurality of on-chip lenses 37.
  • the substrate 11 is a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
  • the surface of the substrate 11 in the ⁇ Z direction is the surface of the substrate 11
  • the surface of the substrate 11 in the + Z direction is the back surface of the substrate 11. Since the solid-state image sensor of this embodiment is a back-illuminated type, the back surface of the substrate 11 is the light incident surface (light receiving surface) of the substrate 11.
  • the photoelectric conversion unit 12 is provided in the substrate 11 for each pixel 1.
  • FIG. 3 illustrates three photoelectric conversion units 12 provided for the three pixels 1.
  • Each photoelectric conversion unit 12 includes a p-type semiconductor region 13, an n-type semiconductor region 14, and a p-type semiconductor region 15 formed in the substrate 11 in order from the front surface side to the back surface side of the substrate 11.
  • a main photodiode is realized by a pn junction between the p-type semiconductor region 13 and the n-type semiconductor region 14 and a pn junction between the n-type semiconductor region 14 and the p-type semiconductor region 15.
  • a photodiode converts light into a charge.
  • the photoelectric conversion unit 12 receives light from the back surface side of the substrate 11, generates a signal charge according to the amount of the received light, and stores the generated signal charge in the n-type semiconductor region 14.
  • the pixel separation layer 16 is a p-type semiconductor region provided between the photoelectric conversion units 12 adjacent to each other.
  • the p-well layer 17 is a p-type semiconductor region provided on the surface side of the substrate 11 with respect to the pixel separation layer 16.
  • the floating diffusion unit 18 is an n + type semiconductor region provided on the surface side of the substrate 11 with respect to the p-well layer 17.
  • the floating diffusion portion 18 is formed, for example, by injecting an n-type impurity into the p-well layer 17 at a high concentration.
  • the groove 31 has a shape extending from the back surface of the substrate 11 in the depth direction ( ⁇ Z direction), and is provided between the photoelectric conversion units 12 adjacent to each other, similarly to the pixel separation layer 16.
  • the groove 31 is formed, for example, by forming a recess by etching from the back surface of the substrate 11 in the pixel separation layer 16.
  • the groove 31 of the present embodiment has reached the p-well layer 17, but has not reached the floating diffusion portion 18.
  • the element separating portion 32 includes a fixed charge film 33 and an insulating film 34 sequentially formed in the groove 31.
  • the fixed charge film 33 is formed on the side surface and the bottom surface of the groove 31.
  • the insulating film 34 is formed in the groove 31 via the fixed charge film 33.
  • the fixed charge film 33 is a film having a negative fixed charge, and is a material of the element separation portion 32 together with the insulating film 34.
  • the fixed charge film 33 has an effect of suppressing the generation of noise called dark current due to minute defects existing at the interface of the substrate 11.
  • the fixed charge film 33 is, for example, an oxide film or a nitride film containing a metal element such as Hf (hafnium), Al (aluminum), Zr (zirconium), Ta (tantalum), or Ti (titalum).
  • the fixed charge film 33 of the present embodiment is formed on the entire back surface of the substrate 11, and is arranged not only in the element separation unit 32 but also above the photoelectric conversion unit 12.
  • the insulating film 34 is used as a material for the element separating portion 32 together with the fixed charge film 33.
  • the fixed charge film 33 and the insulating film 34 are embedded in the groove 31, so that the photoelectric conversion units 12 are separated from each other by the fixed charge film 33 and the insulating film 34. This makes it possible to suppress color mixing between the pixels 1.
  • the insulating film 34 is, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride film, or a resin film.
  • the insulating film 34 of the present embodiment is formed on the entire back surface of the substrate 11, and is arranged not only in the element separation unit 32 but also above the photoelectric conversion unit 12.
  • the light-shielding film 35 is a film having a light-shielding effect, and is formed in a predetermined region on the insulating film 34 formed on the back surface of the substrate 11.
  • the light-shielding film 35 of the present embodiment is formed above the element separation portion 32 and has a mesh-like planar shape.
  • the light incident on the light-shielding film 35 is shielded by the light-shielding film 35 or passes through the opening (mesh) of the light-shielding film 35.
  • the light-shielding film 35 is a film containing a metal element such as W (tungsten), Al (aluminum), or Cu (copper).
  • the color filter 36 has a function of transmitting light having a predetermined wavelength, and is formed on the insulating film 34 and the light-shielding film 35 for each pixel 1.
  • the color filters 36 for red (R), green (G), and blue (B) are arranged above the photoelectric conversion unit 12 of the red, green, and blue pixels 1, respectively.
  • the color filter 36 for infrared light may be arranged above the photoelectric conversion unit 12 of the infrared light pixel 1. The light transmitted through each color filter 36 is incident on the photoelectric conversion unit 12 via the insulating film 34 and the fixed charge film 33.
  • the on-chip lens 37 has a function of condensing incident light, and is formed on the color filter 36 for each pixel 1.
  • the light collected by each on-chip lens 37 is incident on the photoelectric conversion unit 12 via the color filter 36, the insulating film 34, and the fixed charge film 33.
  • Each on-chip lens 37 of the present embodiment is made of a material through which light is transmitted, and the on-chip lenses 37 of the present embodiment are connected to each other via this material.
  • the on-chip lens 37 is an example of the lens and the first lens of the present disclosure.
  • the support substrate 21 is provided on the surface of the substrate 11 via an interlayer insulating film 25, and is provided to ensure the strength of the substrate 11.
  • the support substrate 21 is, for example, a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
  • the wiring layers 22 to 24 are provided in the interlayer insulating film 25 on the surface side of the substrate 11 to form a multilayer wiring structure.
  • the multilayer wiring structure of the present embodiment includes three wiring layers 22 to 24, but may include four or more wiring layers.
  • Each of the wiring layers 22 to 24 contains various wirings, and the pixel transistor such as the transfer transistor Tr1 is driven by using these wirings.
  • the wiring layers 22 to 24 are layers containing a metal element such as W (tungsten), Al (aluminum), or Cu (copper).
  • the interlayer insulating film 25 is, for example, an insulating film containing a silicon oxide film or the like.
  • each transfer transistor Tr1 is provided under the p-well layer 17 between the p-type semiconductor region 13 and the stray diffusion portion 18 via the gate insulating film 27.
  • the gate electrode 26 and the gate insulating film 27 are provided in the interlayer insulating film 25.
  • Each transfer transistor Tr1 can transfer the signal charge in the photoelectric conversion unit 12 to the stray diffusion unit 18.
  • the light incident on the on-chip lens 37 is collected by the on-chip lens 37, passes through the color filter 36, passes through the opening of the light-shielding film 35, and is incident on the photoelectric conversion unit 12.
  • the photoelectric conversion unit 12 converts this light into an electric charge by photoelectric conversion to generate a signal charge.
  • the signal charge is output as a pixel signal via the vertical signal line 8 in the wiring layers 22 to 24.
  • FIG. 4 is another cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 4 shows an enlarged vertical cross section of the pixel array region 2.
  • the photoelectric conversion unit 12 in the substrate 11 and the support substrate 21 under the substrate 11 are not shown.
  • the solid-state imaging device of the present embodiment further includes a flattening film 41, a cover film 42, a glass seal resin 43, and a glass cover 44, in addition to the components shown in FIG.
  • the flattening film 41 is formed on the back surface of the substrate 11 so as to cover the plurality of on-chip lenses 37. As a result, the surface on the back surface of the substrate 11 is flat.
  • the flattening film 41 is made of, for example, a material having a refractive index lower than that of the material of the on-chip lens 37.
  • the material of the on-chip lens 37 is silicon oxide
  • the material of the flattening film 41 is resin.
  • the cover film 42, the glass seal resin 43, and the glass cover 44 are sequentially provided on the flattening film 41.
  • the glass cover 44 of the present embodiment is made of glass (silicon oxide) and is adhered to the cover film 42 by the glass seal resin 43.
  • the glass cover 44 is an example of the translucent member of the present disclosure.
  • the glass cover 44 may be replaced with another cover made of a material that allows light to pass through (translucent material).
  • This cover may be formed only of a translucent material other than glass, or may be formed of glass and a translucent material other than glass. This cover is also an example of the translucent member of the present disclosure.
  • FIG. 4 shows the upper surface S of the glass cover 44.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment is exposed to air.
  • the glass cover 44 of the present embodiment includes a plurality of convex portions 44b provided on the upper surface S of the glass cover 44 (see B and C in FIG. 8), but in FIG. 4 and the like. The illustration of the convex portion 44b is omitted.
  • FIG. 5 is another cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows the entire vertical cross section of the substrate 11 and the glass cover 44.
  • the photoelectric conversion unit 12 in the substrate 11, the support substrate 21 under the substrate 11, the fixed charge film 33 on the substrate 11, and the like are not shown.
  • an insulating film 51, a wiring layer 52, a plurality of metal pads 53, a solder mask 54, and a plurality of solder balls 55 are provided. I have.
  • FIG. 5 shows a flattening film 41, a cover film 42, a glass seal resin 43, and a glass cover 44 provided on a substrate 11 diced to a chip size so as to cover the plurality of on-chip lenses 37.
  • the solid-state image sensor of this embodiment is packaged by a CSP (Chip Scale Package). Therefore, the size of the upper surface S of the glass cover 44 is substantially the same as the size of the upper surface (back surface) of the substrate 11.
  • the insulating film 51 and the wiring layer 52 are sequentially provided on the lower surface (front surface) of the substrate 11.
  • the metal pad 53 is provided on the upper surface of the substrate 11.
  • the wiring layer 52 includes a plurality of via wirings 52a penetrating the substrate 11, and the via wirings 52a are in contact with the lower surface of the metal pad 53. This makes it possible to electrically connect various devices on the upper surface of the substrate 11 to the wiring layer 52.
  • the solder mask 54 is provided on the lower surface of the wiring layer 52.
  • the solder ball 55 is provided on the lower surface of the wiring layer 52 exposed from the solder mask 54. This makes it possible to electrically connect the solid-state image pickup device of the present embodiment to another device via the solder ball 55.
  • FIG. 6 is a plan view showing the structure of the solid-state image sensor of the first embodiment before and after dicing.
  • a in FIG. 6 shows a substrate (wafer) 11 before dicing.
  • the substrate 11 is arranged on a support substrate 21 (see FIG. 3) (not shown) and is diced together with the support substrate 21.
  • the substrate 11 (and the support substrate 21) includes a plurality of chip regions 61 and a dicing region 62.
  • B in FIG. 6 shows nine chip regions 61 as an example.
  • Each chip region 61 includes an effective pixel region 61a and an outer peripheral region 61b surrounding the effective pixel region 61a.
  • the dicing region 62 has a shape in which a plurality of dicing lines 62a extending in the X direction and a plurality of dicing lines 62b extending in the Y direction are combined.
  • the substrate 11 is diced to a plurality of chips 61'(see C in FIG. 6) by cutting these dicing lines 62a and 62b with a blade.
  • FIG. 6 shows one chip 61'obtained by this dicing.
  • the chip 61' includes the above-mentioned effective pixel region 61a and the outer peripheral region 61b, and corresponds to the solid-state image pickup apparatus shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state of light propagation in the electronic device of the first embodiment and a state of light propagation in the electronic device of the comparative example of the first embodiment.
  • a in FIG. 7 shows a vertical cross section of the electronic device of the present embodiment.
  • the electronic device of this embodiment includes a chip (solid-state image sensor) 61', a mounting substrate 63, and an image pickup lens assembly 64 including a plurality of image pickup lenses 64a to 64e.
  • Examples of the electronic device of the present embodiment include cameras such as digital video cameras, digital still cameras, action cameras, and in-vehicle cameras, mobile phones such as smartphones, computers such as PCs (Personal Computers), and various IoT (Internet). of Things) Equipment, etc.
  • FIG. 7A shows the substrate 11 and the glass cover 44 included in the chip 61'.
  • the image pickup lenses 64a to 64e are arranged above the glass cover 44 so as to be separated from the glass cover 44.
  • the light from the subject passes through the image pickup lenses 64a to 64e in order and is incident on the glass cover 44.
  • the light incident on the glass cover 44 passes through the glass cover 44, the on-chip lens 37, the color filter 36, and the like, and is incident on the photoelectric conversion unit 12 in the substrate 11 (see FIG. 3).
  • the image pickup lenses 64a to 64e are examples of the second lens of the present disclosure.
  • FIG. 7 shows how light propagates from the image pickup lenses 64a to 64e to the substrate 11.
  • FIG. 7A shows a light ray incident on the central portion of the chip 61', a light ray incident on the outer peripheral portion of the chip 61', and a light ray incident on the center portion and the outer peripheral portion of the chip 61'. There is.
  • FIG. 7B shows a vertical cross section of the electronic device of this comparative example.
  • the electronic device of this comparative example has the same components as the electronic device of the first embodiment, and the glass cover 44 of this comparative example has a flat upper surface S.
  • Reflected diffraction flare occurs, for example, when the brightness of the light incident on the central portion (central portion of the chip 61') of the solid-state image sensor is high. Since the solid-state image sensor of this comparative example has a thin plate-like shape, reflection diffraction is likely to occur in the solid-state image sensor.
  • B in FIG. 7 shows an example of the incident light L incident on the substrate 11 and the reflected lights L1, L2, and L3 reflected on the substrate 11.
  • the incident light L on the substrate 11 causes reflected diffraction and becomes diffracted light (reflected light).
  • the diffracted light shown in B of FIG. 7 corresponds to the third-order diffracted light.
  • a part of the diffracted light re-enters the substrate 11 like the reflected light L3.
  • the reflected light L3 is re-incidented not in the effective pixel region 61a but in the outer peripheral region 61b, so that the adverse effect on the image quality is less likely to be a problem.
  • the incident light L is incident on the central portion of the solid-state image sensor, the reflected light L3 is generally re-incidented in the effective pixel region 61a, so that an adverse effect on image quality tends to be a problem.
  • the total reflection condition of the glass cover 44 is about 43 °.
  • the total reflection condition is the minimum value of the incident angle at which the light reflectance becomes 100% when the light is incident on the medium having a high refractive index to the medium having a low refractive index. Since the upper surface S of the glass cover 44 of this comparative example is exposed to air, the medium having a high refractive index is glass here, and the medium having a low refractive index is air here.
  • the incident angles of the reflected light L1, L2, and L3 with respect to the upper surface S of the glass cover 44 are angles smaller than 43 ° and angles larger than 43 ° and 43 °, respectively.
  • the diffracted light having an incident angle of 43 ° or more causes total reflection between the glass cover 44 and the air, and the diffracted light having an incident angle of less than 43 ° escapes into the air.
  • the intensity of the diffracted light observed above the glass cover 44 varies greatly at the boundary of total internal reflection.
  • the intensity of diffracted light on one side of the total internal reflection boundary is about 10 times the intensity of diffracted light on the other side of the total internal reflection boundary.
  • This total reflection boundary causes ring-shaped flare. It is desirable to suppress the occurrence of such flare.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of light propagation in the solid-state image sensor of the comparative example of the first embodiment and a state of light propagation in the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 8A shows a vertical cross section of the glass cover 44 of the comparative example of the present embodiment. As described above, in the upper surface S of the glass cover 44 of this comparative example, total reflection of light incident on the upper surface S from the glass cover 44 occurs.
  • FIG. 8B shows a vertical cross section of the glass cover 44 of the present embodiment.
  • the glass cover 44 of the present embodiment includes a plurality of convex portions 44b provided in a two-dimensional array on the upper surface S of the glass cover 44.
  • the glass cover 44 of the present embodiment includes a main body portion 44a and these convex portions 44b, and these convex portions 44b project in the + Z direction with respect to the main body portion 44a.
  • the main body portion 44a and these convex portions 44b of the present embodiment are made of the same glass.
  • the shape of each convex portion 44b of the present embodiment is a cylinder.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment includes the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S2 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 of the main body 44a and the upper surface S2 of the convex portion 44b are connected by the side surface S3 of the convex portion 44b. In a broad sense, the side surface S3 is also a part of the top surface S.
  • the convex portion 44b is formed on the upper surface S of the glass cover 44, for example, by processing the upper surface S of the glass cover 44 by etching.
  • the upper surface S1 corresponds to the upper surface processed by this etching
  • the upper surface S2 corresponds to the upper surface not processed by this etching.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment is not a simple flat surface, but an uneven surface in which fine irregularities are formed by the convex portions 44b. Therefore, even if light is incident on the upper surface S from the glass cover 44 at an angle at which total reflection occurs on a simple plane, total reflection may not occur due to the influence of unevenness depending on the incident position of the light.
  • B in FIG. 8 shows, as an example, how the light incident on the side surface S3 of the convex portion 44b escapes into the air. This makes it possible to reduce the occurrence of total reflection and reduce the occurrence of flare.
  • FIG. 8C shows a vertical cross section of the glass cover 44 of the modified example of the present embodiment.
  • the glass cover 44 of this modification also has a plurality of convex portions 44b provided in a two-dimensional array on the upper surface S of the glass cover 44.
  • the shape of each convex portion 44b in this modification is a cone.
  • the shape of each convex portion 44b may be other than a cylinder. Other examples of the shape of each convex portion 44b will be described later.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of this modification includes the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S4 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S4 of the convex portion 44b are directly connected to each other.
  • the upper surface S1 is a horizontal plane parallel to the XY plane
  • the upper surface S4 is an inclined surface inclined with respect to the XY plane.
  • FIG. 8 shows, as an example, how the light incident on the upper surface S4 of the convex portion 44b escapes into the air. This makes it possible to reduce the occurrence of total reflection and reduce the occurrence of flare.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the first embodiment.
  • FIG. 9A shows a vertical cross section of the glass cover 44 of the present embodiment, similarly to FIG. 8B.
  • FIG. 9B shows a cross section of the glass cover 44 of the present embodiment.
  • 9B shows a cross section along the AA'line shown in A of FIG. 9, and A in FIG. 9 shows a vertical cross section along the BB'line shown in B of FIG. There is.
  • the glass cover 44 of the present embodiment includes a main body portion 44a and a plurality of convex portions 44b. These convex portions 44b are provided on the upper surface S of the glass cover 44 in a two-dimensional array shape, and specifically, are provided in a triangular lattice shape (B in FIG. 9). Since the shape of each convex portion 44b is a cylinder, the planar shape of each convex portion 44b is a circle (B in FIG. 9).
  • the main body portion 44a and the convex portion 44b are formed of SiO 2 (Si represents silicon and O represents oxygen).
  • the convex portion 44b of the present embodiment is not covered with another layer and is exposed to the air.
  • a and B in FIG. 9 show the height H of the convex portion 44b, the diameter R of the convex portion 44b, and the pitch P between the convex portions 44b.
  • the pitch P between the convex portions 44b corresponds to the distance between the centers of the closest convex portions 44b.
  • B in FIG. 9 further shows the center-to-center distance P'between the convex portions 44b of the next proximity.
  • a of FIG. 9 further shows the incident angle ⁇ of the light reaching the surface S of the glass cover 44 from the substrate 11. This incident angle ⁇ indicates an angle between the traveling direction of light and the + Z direction.
  • the height H, diameter R, and pitch P of this embodiment are, for example, 300 nm, 300 nm, and 400 nm. Details of these dimensions will be described later.
  • FIG. 10 is a graph for explaining the height H in the first embodiment. This graph was obtained by calculation using the FDTD method (the same applies to another graph described later).
  • FIG. 10 shows the relationship between the height H and the transmittance of the 0 ° incident light incident on the glass cover 44 from the air.
  • This 0 ° incident light is incident light in which the angle between the traveling direction of the light and the ⁇ Z direction is 0 °, that is, the incident light traveling in the ⁇ Z direction.
  • FIG. 10B shows an example of incident light, reflected light, transmitted 0th order light, and transmitted diffracted light. Since the image is blurred when the amount of transmitted diffracted light is large, it is desirable that the amount of transmitted diffracted light is small and the amount of transmitted 0th-order light is large. In addition, it is desirable that the amount of reflected light is small.
  • a in FIG. 10 shows the transmittance of the transmitted 0th-order light and the transmittance of the entire transmitted light (transmittance of the transmitted 0th-order light and the transmitted diffracted light).
  • the diameter R is fixed at 0.3 ⁇ m
  • the pitch P is fixed at 0.4 ⁇ m
  • the height H is changed to various values. According to A in FIG. 10, even if the value of the height H changes between 0.1 ⁇ m and 1.0 ⁇ m, the transmittance of the transmitted 0th-order light and the transmittance of the entire transmitted light are almost 100%. Is maintained at. Therefore, from the viewpoint of optimizing these transmittances, the height H may be any value from 0.1 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • FIG. 11 is a graph for explaining the height H in the first embodiment.
  • FIG. 11 shows the relationship between the height H and the transmittance of the 43 ° incident light incident on the air from the glass cover 44.
  • the 43 ° incident light is incident light in which the angle between the traveling direction and the + Z direction of the light is 43 °, that is, the incident light having the above-mentioned incident angle ⁇ of 43 °.
  • FIG. 11B shows an example of incident light, reflected light, transmitted 0th order light, and transmitted diffracted light. This reflected light causes flare. As the amount of transmitted light increases, the amount of reflected light decreases, so it is desirable that the amount of transmitted light increases.
  • a in FIG. 11 shows the transmittance of the 0th-order transmitted light and the transmittance of the entire transmitted light.
  • the diameter R is fixed at 0.3 ⁇ m and the pitch P is fixed at 0.4 ⁇ m, and the height H is changed to various values.
  • these transmittances are highest when the height H is 0.3 ⁇ m, and become lower when the height H is away from 0.3. Specifically, these transmittances decrease sharply as the height H deviates from 0.3 in the decreasing direction.
  • the transmittance of the secondary light is lower than the transmittance of the transmitted zero-order light when the height H is 1.00 ⁇ m.
  • the height H of this embodiment is preferably 0.13 to 1.00 ⁇ m (0.13 ⁇ m ⁇ H ⁇ 1.00 ⁇ m).
  • the transmittance of the 0th-order transmitted light and the transmittance of the entire transmitted light are the highest when the height H is 0.3 ⁇ m. This corresponds to the wavelength for one cycle.
  • the 43 ° incident light travels at an angle in the + Z direction, it is necessary to incline the wavelength for one cycle when obtaining the condition of the height H for the 43 ° incident light.
  • the height H has a length of 1/4 wavelength to 2 wavelengths when considering the wavelength for one cycle at an angle.
  • the 1/4 wavelength is about 0.13 ⁇ m and the 2 wavelengths are about 1.00 ⁇ m.
  • the values of 0.13 ⁇ m and 1.00 ⁇ m are slightly different from the 1/4 wavelength and the 2 wavelengths, but this is the glass cover 44 formed of SiO 2 (refractive index: 1.45), and others. This is because we are considering replacing it with a cover made of the same material.
  • An example of such a material is TiO 2 (refractive index: 2.5) (Ti stands for titanium).
  • the angle of 43 ° in the 43 ° incident light corresponds to the above-mentioned total reflection condition. Therefore, according to the present embodiment, by setting the height H to 0.13 to 1.00 ⁇ m, it is possible to effectively suppress the occurrence of total reflection.
  • FIG. 12 is a graph for explaining the pitch P in the first embodiment.
  • FIG. 12 shows the relationship between the pitch P and the transmittance of the 0 ° incident light incident on the glass cover 44 from the air. Specifically, FIG. 12 shows the transmittance of the transmitted 0th-order light and the transmittance of the entire transmitted light.
  • the height H is fixed at 0.3 ⁇ m, and the pitch P is changed to various values.
  • the diameter R is changed so that the filling factor (R / P) described later is maintained at 0.75.
  • the pitch P when the pitch P is 0.70 ⁇ m or less, the transmittance of the transmitted 0th-order light is almost the same as the transmittance of the entire transmitted light, but when the pitch P is larger than 0.70 ⁇ m.
  • the transmittance of the 0th-order transmitted light is lower than the transmittance of the entire transmitted light. This indicates that when the pitch P is larger than 0.70 ⁇ m, the transmitted diffracted light increases. As mentioned above, it is not desirable to increase the amount of transmitted diffracted light. Therefore, it is desirable that the pitch P of this embodiment is 0.70 ⁇ m or less.
  • a small pitch P is desirable from the viewpoint of transmitted light, but is not desirable from the viewpoint of ease of forming the convex portion 44b.
  • the lower limit of the desired pitch P is preferably about 1/3 of the upper limit of the desired pitch P (0.70 ⁇ m), that is, about 0.23 ⁇ m. Since this value of 0.23 ⁇ m is close to the optimum value of the height H of 0.3 ⁇ m, it is also preferable from the viewpoint of the shape of the convex portion 44b.
  • the pitch P of the present embodiment is preferably 0.23 to 0.70 ⁇ m (0.23 ⁇ m ⁇ P ⁇ 0.70 ⁇ m). The condition of such pitch P is the same even when the wavelength of light is taken into consideration.
  • FIG. 13 is a graph for explaining the pitch P in the first embodiment.
  • FIG. 13 shows the relationship between the pitch P and the transmittance of the 43 ° incident light incident on the air from the glass cover 44. Specifically, FIG. 13 shows the transmittance of the transmitted 0th-order light and the transmittance of the entire transmitted light.
  • the height H is fixed at 0.3 ⁇ m, and the pitch P is changed to various values.
  • the diameter R is changed so that the filling factor (R / P) described later is maintained at 0.75.
  • FIG. 14 is a graph for explaining the filling rate R / P in the first embodiment.
  • FIG. 14 shows the relationship between the filling factor R / P of the convex portion 44b on the upper surface S of the glass cover 44 and the transmittance of the 0 ° incident light incident on the glass cover 44 from the air.
  • FIG. 14 shows the transmittance of the entire transmitted light.
  • the height H is fixed at 0.3 ⁇ m and the diameter R is fixed at 0.3 ⁇ m, and the filling rate R / P is changed to various values.
  • the wavelength of the 0 ° incident light is 0.55 ⁇ m here.
  • the filling rate R / P when the filling rate R / P becomes low, the transmittance of the entire transmitted light becomes low. Specifically, when the filling rate R / P becomes less than 0.6 (60%), the transmittance starts to decrease from 100%, and the filling rate R / P further increases from 0.35 (35%) to 0.3 (). While it drops to 30%), the transmittance drops below 80%. As mentioned above, it is not desirable that the transmitted light is reduced and the reflected light is increased. Therefore, it is desirable that the filling factor R / P of this embodiment is 35% or more (R / P ⁇ 0.35), and further preferably 60% or more (R / P ⁇ 0.6). ..
  • FIG. 15 is a graph for explaining the filling rate R / P in the first embodiment.
  • FIG. 15 shows the relationship between the filling factor R / P of the convex portion 44b on the upper surface S of the glass cover 44 and the transmittance of the 43 ° incident light incident on the air from the glass cover 44.
  • FIG. 15 shows the transmittance of the 0th-order transmitted light and the transmittance of the entire transmitted light.
  • the height H is fixed at 0.3 ⁇ m and the diameter R is fixed at 0.3 ⁇ m, and the filling rate R / P is changed to various values.
  • the wavelength of the 0 ° incident light is 0.55 ⁇ m here.
  • the transmittance of the 0th-order transmitted light increases with the filling factor R / P, but the transmittance of the entire transmitted light is the filling factor R / P when the filling factor R / P is less than about 0.6.
  • the filling rate R / P is about 0.6 or more, it increases with the filling rate R / P and decreases with the filling rate R / P.
  • the filling factor R / P of the present embodiment is preferably a value close to 60% from the viewpoint of optimizing the 43 ° incident light.
  • the height H, the diameter R, and the pitch P of this embodiment are set to suitable values as described above. Further, in the present embodiment, it is desirable to adopt these suitable values in combination. For example, it is desirable to set the height H to 0.13 to 1.00 ⁇ m, the pitch P to 0.23 to 0.70 ⁇ m, and the filling factor R / P to 35% or more. This makes it possible to adjust both the transmittance of the 0 ° incident light incident on the glass cover 44 from the air and the transmittance of the 43 ° incident light incident on the air from the glass cover 44 to appropriate values. ..
  • the transmitted light of the above 0 ° incident light is non-diffractive light (transmitted 0th order light)
  • 30% or more of the transmitted light of the 43 ° incident light is non-diffractive light (transmitted). It is possible to set the shape and arrangement of the convex portion 44b so as to be the 0th-order light). This makes it possible to realize a solid-state image sensor having desirable camera characteristics.
  • the height H, diameter R, and pitch P of this embodiment are 300 nm, 300 nm, and 400 nm.
  • 98.5% of the transmitted light of the above 0 ° incident light was transmitted 0th order light
  • of the transmitted light of the above 43 ° incident light. 44.7% was transmitted 0th order light.
  • the solid-state imaging device of the present embodiment includes a glass cover 44 provided on the substrate 11 via an on-chip lens 37, and the glass cover 44 has a two-dimensional array shape on the upper surface S of the glass cover 44. It is provided with a plurality of convex portions 44b provided in the above. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suitably provide the glass cover 44 on the substrate 11 including the photoelectric conversion unit 12. For example, it is possible to suppress the adverse effect of the reflected diffraction in the glass cover 44 on the image by the convex portion 44b.
  • the structure of the solid-state image sensor according to the second to eleventh embodiments will be described.
  • the solid-state image sensor of these embodiments will be described mainly on the differences from the solid-state image sensor of the first embodiment, and the common points with the solid-state image sensor of the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the second embodiment.
  • a of FIG. 16 is a vertical sectional view
  • B of FIG. 16 is a horizontal sectional view (the same applies to FIGS. 17 to 25 described later).
  • the convex portions 44b of the present embodiment are arranged in a two-dimensional array like the convex portions 44b of the first embodiment, but are arranged in a square grid shape unlike the convex portions 44b of the first embodiment.
  • FIG. 16B shows the pitch P between the convex portions 44b, that is, the center-to-center distance between the closest convex portions 44b and the center-to-center distance P between the next adjacent convex portions 44b.
  • the convex portion 44b of the first embodiment has not only the periodic structure of the distance P but also the periodic structure of the distance P'
  • the periodic structure of the distance P' also affects the reflection diffraction.
  • the convex portion 44b of the present embodiment has not only the periodic structure of the distance P but also the periodic structure of the distance P "
  • the periodic structure of the distance P" also affects the reflection diffraction.
  • the ratio of P "to P (P" / P) is smaller than the ratio of P'to P (P'/ P)
  • the influence of the periodic structure of the distance P " is generally more affected by the distance. It is larger than the influence of the periodic structure of P'. Therefore, when it is desired to reduce the influence of the periodic structure between the convex portions 44b of the next proximity, the triangle as in the first embodiment is more than the square grid as in the present embodiment. It is preferable to use a grid.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the third embodiment.
  • the solid-state image sensor of the present embodiment includes a translucent cover 44'instead of the glass cover 44.
  • the convex portion 44b of the glass cover 44 of the first embodiment is formed of SiO 2
  • the convex portion 44b'of the present embodiment is formed of TiO 2. This makes it possible to obtain the same effect as that of the convex portion 44b of the first embodiment.
  • the translucent cover 44' is an example of the translucent member of the present disclosure.
  • the translucent cover 44'of the present embodiment includes a main body portion 44a'and a plurality of convex portions 44b' projecting in the + Z direction with respect to the main body portion 44a'.
  • the main body portion 44a' may be formed of TiO 2 like the convex portion 44b', or may be formed of a material other than TiO 2 (for example, SiO 2 ).
  • the convex portion 44b'of this embodiment may be made of a material other than SiO 2 and TiO 2.
  • materials are SiN, Al 2 O 3 , HfO 2 , TiO 2 , STO (Strontium Titan Oxide) and the like.
  • N represents nitrogen
  • Al represents aluminum
  • Hf represents hafnium.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the fourth embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment includes a lower portion 45 and an upper portion 46 provided on the lower portion 45.
  • the shapes of the lower portion 45 and the upper portion 46 are both cylindrical.
  • the projected area of the upper portion 46 is set to be larger than the projected area of the lower portion 45.
  • the projected areas of the lower portion 45 and the upper portion 46 are the areas obtained by projecting the lower portion 45 and the upper portion 46 onto the XY plane, respectively. equal.
  • the lower portion 45 is an example of the first part of the present disclosure
  • the upper portion 46 is an example of the second part of the present disclosure.
  • FIG. 18 shows the height H1 of the lower portion 45 and the height H2 of the upper portion 46.
  • FIG. 18B shows the diameter R1 of the lower portion 45 and the diameter R2 of the upper portion 46.
  • Both the lower portion 45 and the upper portion 46 of the present embodiment are formed of SiO 2.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor according to the fifth embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment includes a lower portion 47 and an upper portion 48 provided on the lower portion 47.
  • the shapes of the lower portion 47 and the upper portion 48 are both cylindrical.
  • the projected area of the upper portion 48 is set smaller than the projected area of the lower portion 47.
  • the projected areas of the lower portion 47 and the upper portion 48 are the areas obtained by projecting the lower portion 47 and the upper portion 48 onto the XY plane, respectively. equal.
  • the lower portion 47 is an example of the first part of the present disclosure
  • the upper portion 48 is an example of the second part of the present disclosure.
  • FIG. 19 shows the height H3 of the lower portion 47 and the height H4 of the upper portion 48.
  • FIG. 19B shows the diameter R3 of the lower portion 47 and the diameter R4 of the upper portion 48.
  • Both the lower portion 47 and the upper portion 48 of the present embodiment are formed of SiO 2.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the sixth embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment is a cone as shown in FIG. 20A.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment includes the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S4 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S4 of the convex portion 44b are directly connected to each other.
  • the upper surface S1 is a horizontal plane parallel to the XY plane
  • the upper surface S4 is an inclined surface inclined with respect to the XY plane.
  • the method of determining the height H, the diameter R, and the pitch P of the convex portion 44b is the same as in the case of the first embodiment (see A and B in FIG. 9).
  • the diameter R of the convex portion 44b represents the diameter at the bottom of the convex portion 44b.
  • the height H, diameter R, and pitch P of this embodiment are, for example, 240 nm, 293 nm, and 450 nm.
  • the convex portion 44b of the present embodiment it is possible to obtain the same effect as that of the convex portion 44b of the first embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the seventh embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment is a shape in which the tip of the cone is cut off. Therefore, the vertical cross-sectional (vertical cross-sectional) shape of each convex portion 44b of the present embodiment is a trapezoid.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment includes an upper surface S1 of the main body portion 44a, an upper surface S4 of the convex portion 44b, and a further upper surface S5 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 of the main body 44a and the upper surface S5 of the convex portion 44b are connected by the upper surface S4 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 is a horizontal plane parallel to the XY plane
  • the upper surface S4 is an inclined plane inclined with respect to the XY plane
  • the upper surface S5 is a horizontal plane parallel to the XY plane.
  • the method of determining the height H, the diameter R, and the pitch P of the convex portion 44b is the same as in the case of the first embodiment (see A and B in FIG. 9).
  • the diameter R of the convex portion 44b represents the diameter at the bottom of the convex portion 44b.
  • the height H, diameter R, and pitch P of this embodiment are, for example, 170 nm, 293 nm, and 450 nm.
  • the diameter of the upper surface S5 of the present embodiment is, for example, 146 nm.
  • the convex portion 44b of the present embodiment it is possible to obtain the same effect as that of the convex portion 44b of the first embodiment. Further, according to the present embodiment, it is possible to realize the convex portion 44b having a property intermediate between the convex portion 44b of the cylinder and the convex portion 44b of the cone.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the eighth embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment is a pyramid, and more specifically, an octagonal pyramid. Therefore, the planar shape of each convex portion 44b of the present embodiment is a polygon (octagon) as shown in FIG. 20B.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment includes the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S4 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 of the main body portion 44a and the upper surface S4 of the convex portion 44b are directly connected to each other.
  • the upper surface S1 is a horizontal plane parallel to the XY plane
  • the upper surface S4 is an inclined surface inclined with respect to the XY plane.
  • each convex portion 44b of the present embodiment it is possible to obtain the same effect as that of the convex portion 44b of the first embodiment.
  • the shape of each convex portion 44b may be a pyramid other than the octagonal pyramid.
  • the planar shape of each convex portion 44b is a polygon other than an octagon, such as a triangle, a quadrangle, and a hexagon.
  • the shape of each convex portion 44b may be a prism such as a triangular prism, a square prism, or a hexagonal prism.
  • the planar shape of each convex portion 44b is a polygon such as a triangle, a quadrangle, or a hexagon.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the ninth embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment is a shape in which the tip of a pyramid is cut off. Therefore, the vertical cross-sectional (vertical cross-sectional) shape of each convex portion 44b of the present embodiment is a trapezoid.
  • the upper surface S of the glass cover 44 of the present embodiment includes an upper surface S1 of the main body portion 44a, an upper surface S4 of the convex portion 44b, and a further upper surface S5 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 of the main body 44a and the upper surface S5 of the convex portion 44b are connected by the upper surface S4 of the convex portion 44b.
  • the upper surface S1 is a horizontal plane parallel to the XY plane
  • the upper surface S4 is an inclined plane inclined with respect to the XY plane
  • the upper surface S5 is a horizontal plane parallel to the XY plane.
  • the convex portion 44b of the present embodiment it is possible to obtain the same effect as that of the convex portion 44b of the first embodiment. Further, according to the present embodiment, it is possible to realize a convex portion 44b having a property intermediate between the convex portion 44b of the prism and the convex portion 44b of the pyramid. In this case, the number of vertices on the bottom surface of the prism and the number of vertices on the bottom surface of the pyramid may be any number.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor according to the tenth embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment is such that a concave portion 49 extending in the Z direction is provided in the cylinder.
  • the depth of the concave portion 49 of the present embodiment is the same as the height H of the convex portion 44b (see A in FIG. 9), but may be deeper or shallower than the height H of the convex portion 44b. According to this embodiment, it is possible to adjust the way of propagating light by changing the shape of the recess 49.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing the structure of the solid-state image sensor of the eleventh embodiment.
  • each convex portion 44b of the present embodiment is such that a concave portion 49 extending in the Z direction is provided in the cone.
  • the depth of the concave portion 49 of the present embodiment is the same as the height H of the convex portion 44b, but may be deeper or shallower than the height H of the convex portion 44b. According to this embodiment, it is possible to adjust the way of propagating light by changing the shape of the recess 49.
  • the recess 49 of the tenth or eleventh embodiment may be provided in a solid other than a cylinder or a cone.
  • this solid are prisms and pyramids.
  • the number of vertices on the bottom surface of the prism and the number of vertices on the bottom surface of the pyramid may be any number.
  • the shape of the recess 49 of the tenth or eleventh embodiment may be other than a cylinder, for example, a prism. In this case as well, the number of vertices on the bottom surface of this prism may be any number.
  • FIG. 26 is a graph for explaining the transmittance in the first embodiment.
  • FIG. 27 is a graph for explaining the reflectance in the first embodiment.
  • the solid-state image sensor of the first embodiment includes a plurality of convex portions 44b having a cylindrical shape.
  • FIG. 26 shows the transmittance of incident light incident on the air from the glass cover 44 at various angles of incidence.
  • FIG. 27 shows the reflectance of incident light incident on the air from the glass cover 44 at various angles of incidence.
  • each of FIGS. 26 and 27 has not only curves 1 to 3 when the glass cover 44 has the convex portion 44b, but also curves 4 to 6 when the glass cover 44 does not have the convex portion 44b. Shows. Curves 1 to 3 show the transmittance when the wavelengths of the incident light are 0.5 ⁇ m, 0.55 ⁇ m, and 0.6 ⁇ m, respectively. Similarly, curves 4 to 6 show the reflectance when the wavelengths of the incident light are 0.5 ⁇ m, 0.55 ⁇ m, and 0.6 ⁇ m, respectively.
  • the transmittance of the incident light increases.
  • the transmittance of the curves 4 to 6 is lower than 40%, but the transmittance of the curves 1 to 3 is higher than 80%.
  • the glass cover 44 is provided with the convex portion 44b, the reflectance of the incident light is reduced.
  • the reflectance of the curves 4 to 6 is higher than 80%, but the reflectance of the curves 1 to 3 is lower than 40%.
  • FIG. 28 is a graph for explaining the transmittance in the fifth embodiment.
  • FIG. 29 is a graph for explaining the reflectance in the fifth embodiment.
  • the solid-state image pickup device of the fifth embodiment includes a plurality of convex portions 44b having a shape including the lower portion 47 and the upper portion 48.
  • FIG. 28 shows the transmittance of incident light incident on the air from the glass cover 44 at various angles of incidence.
  • FIG. 29 shows the reflectance of incident light incident on the air from the glass cover 44 at various angles of incidence.
  • each of FIGS. 28 and 29 has not only curves 1 to 3 when the glass cover 44 has the convex portion 44b, but also curves 4 to 6 when the glass cover 44 does not have the convex portion 44b. Shows. Curves 1 to 3 show the transmittance when the wavelengths of the incident light are 0.5 ⁇ m, 0.55 ⁇ m, and 0.6 ⁇ m, respectively. Similarly, curves 4 to 6 show the reflectance when the wavelengths of the incident light are 0.5 ⁇ m, 0.55 ⁇ m, and 0.6 ⁇ m, respectively.
  • the transmittance of the incident light increases.
  • the transmittance of the curves 4 to 6 is lower than 40%, but the transmittance of the curves 1 to 3 is higher than 80%.
  • the glass cover 44 is provided with the convex portion 44b, the reflectance of the incident light is reduced.
  • the reflectance of the curves 4 to 6 is higher than 80%, but the reflectance of the curves 1 to 3 is lower than 40%.
  • the convex portion 44b on the glass cover 44, it is possible to suppress the reflection diffraction in the glass cover 44 from adversely affecting the image. It will be possible. This also applies to other embodiments.
  • (12th Embodiment) 30 and 31 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the solid-state image sensor according to the twelfth embodiment.
  • the solid-state image sensor of the first embodiment is manufactured, but as will be described later, the solid-state image sensor of another embodiment may be manufactured.
  • a photoelectric conversion unit 12 or the like is formed in the substrate 11, wiring layers 22 to 24, an interlayer insulating film 25 or the like is formed on the surface of the substrate 11, and an on-chip lens 37 or the like is formed on the back surface of the substrate 11.
  • the substrate 11 is arranged on the support substrate 21.
  • the photoelectric conversion unit 12, the wiring layers 22 to 24, the interlayer insulating film 25, the on-chip lens 37, the support substrate 21, and the like are not shown.
  • the glass cover 44 is attached to the back surface of the substrate 11 via an on-chip lens 37 (not shown) or a glass seal resin 43 (A in FIG. 30).
  • the glass cover 44 of this embodiment is, for example, a glass substrate.
  • the photoresist layer 71 is formed on the glass cover 44 (B in FIG. 30).
  • the photoresist layer 71 is exposed by lithography using the photomask 72 (C in FIG. 30).
  • C in FIG. 30 shows a light-shielding portion 72a included in the photomask 72. The light that is not shielded by the light-shielding portion 72a is applied to the photoresist layer 71.
  • the photoresist layer 71 is developed by etching (A in FIG. 31). As a result, the photoresist layer 71 is patterned as shown in FIG. 31A. A in FIG. 31 shows a plurality of resist portions 71a which are the remaining portions of the photoresist layer 71.
  • the glass cover 44 is processed by etching (B in FIG. 31).
  • the shape of the resist portion 71a is transferred to the glass cover 44, and a plurality of convex portions 44b are formed on the upper surface of the glass cover 44.
  • B in FIG. 31 shows the main body portion 44a of the glass cover 44 and the convex portions 44b thereof.
  • the convex portion 44b of the present embodiment is formed in a two-dimensional array shape as described above.
  • the photoresist layer 71 is removed and the glass cover 44 is washed (C in FIG. 31). In this way, the solid-state image sensor of the first embodiment is manufactured.
  • the solid-state image sensor according to any one of the second to eleventh embodiments may be manufactured.
  • the shape of the convex portion 44b is set to a prism instead of a cylinder
  • the shape of the resist portion 71a is set to a prism instead of a cylinder.
  • the shape of the resist portion 71a may be set to a cone or a pyramid, or the glass cover 44 is etched back by the etching in FIG. 31B. You may.
  • the concave portion 49 may be formed in the convex portion 44b by the etching in B of FIG. 31 or another etching.
  • the substrate including the photoelectric conversion unit and With the lens provided on the substrate, A translucent member provided on the lens is provided.
  • the translucent member is a solid-state image pickup device including a plurality of convex portions provided in a two-dimensional array on the upper surface of the translucent member.
  • the convex part is Of the transmitted light of the light incident on the upper surface of the translucent member at an incident angle of 0 ° from the subject side, 97% or more is non-diffraction light. Of the transmitted light of the light incident on the upper surface of the translucent member at an incident angle of 43 ° from the substrate side, 30% or more is non-diffraction light.
  • the solid-state image pickup device according to (1) which is provided as described above.
  • the convex portion is formed of SiO 2 , SiN, Al 2 O 3 , HfO 2 , TIO 2 , or STO (Strontium Titan Oxide) (Si is silicon, O is oxygen, N is nitrogen, Al is aluminum, Hf stands for hafnium and Ti stands for titanium), the solid-state imaging device according to (1).
  • a translucent member is placed on the substrate including the photoelectric conversion unit via a lens.
  • a plurality of convex portions are formed in a two-dimensional array on the upper surface of the translucent member.
  • the substrate including the photoelectric conversion unit and The first lens provided on the substrate and The translucent member provided on the lens and A second lens provided above the translucent member at a distance from the translucent member is provided.
  • the translucent member is an electronic device including a plurality of protrusions provided in a two-dimensional array on the upper surface of the translucent member.
  • Pixel 2 Pixel array area 3: Control circuit, 4: Vertical drive circuit, 5: Column signal processing circuit, 6: Horizontal drive circuit, 7: Output circuit, 8: Vertical signal line, 9: Horizontal signal line, 10: Logic circuit, 11: Substrate, 12: Photoelectric conversion unit, 13: p-type semiconductor region, 14: n-type semiconductor region, 15: p-type semiconductor region, 16: pixel separation layer, 17: p-well layer, 18: floating diffusion part, 21: Support board, 22: Wiring layer, 23: Wiring layer, 24: Wiring layer, 25: interlayer insulating film, 26: gate electrode, 27: gate insulating film, 31: groove, 32: element separation part, 33: fixed charge film, 34: insulating film, 35: light-shielding film, 36: color filter, 37: on-chip lens, 41: Flattening film, 42: Cover film, 43: Glass seal resin, 44: Glass cover, 44': Translucent cover, 44a: Main body, 44a': Main body, 44

Landscapes

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Abstract

［課題］光電変換部を含む基板上に好適に透光性部材を設けることが可能な固体撮像装置を提供する。 ［解決手段］本開示の固体撮像装置は、光電変換部を含む基板と、前記基板上に設けられたレンズと、前記レンズ上に設けられた透光性部材とを備え、前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む。

Description

固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器
　本開示は、固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器に関する。
　近年、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの固体撮像装置が、カメラ以外の様々な機器にも搭載されてきている。例えば、小型機器に固体撮像装置を搭載するために、固体撮像装置の薄型化が求められている。そのため、ワイヤーボンディングが不要なＣＳＰ（Chip Scale Package）と呼ばれるパッケージ方法が広く採用されている。ＣＳＰを採用する場合には、フォトダイオード（光電変換部）を含む基板上にカバーガラスなどの透光性部材が張り付けられる。
特許第４０００５０７号公報 特開２０１３－３８１６４号公報
　しかしながら、ＣＳＰを採用する場合には、ガラスカバー内における光の反射が問題となる。例えば、ガラスカバー内での反射回折が画像に映って、画質に悪影響を及ぼす現象が起こっている。また、従来の方法で回折反射を抑えようとすると、画像がぼけるおそれがある。よって、ＣＳＰを採用する場合には、これらの問題を低減することが望ましい。
　そこで、本開示は、光電変換部を含む基板上に好適に透光性部材を設けることが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、および電子機器を提供する。
　本開示の第１の側面の固体撮像装置は、光電変換部を含む基板と、前記基板上に設けられたレンズと、前記レンズ上に設けられた透光性部材とを備え、前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む。これにより、光電変換部を含む基板上に好適に透光性部材を設けることが可能となる。例えば、透光性部材に含まれる凸部により、透光性部材内での反射回折が画像に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部の高さは、０．１３～１．００μｍでもよい。これにより例えば、透光性部材の上面において透光性部材から外部への光の透過率を向上させることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部間のピッチは、０．２３～０．７０μｍでもよい。これにより例えば、透光性部材の上面において外部から透光性部材に透過する透過光内の透過０次光の割合を増加させることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記透光性部材の前記上面における前記凸部の充填率は、３５％以上でもよい。これにより例えば、透光性部材の上面において外部から透光性部材への光の透過率を向上させることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記透光性部材の前記上面における前記凸部の充填率は、６０％以上でもよい。これにより例えば、透光性部材の上面において外部から透光性部材への光の透過率をさらに向上させることが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、前記透光性部材の前記上面に被写体側から０°の入射角で入射した光の透過光のうち、９７％以上が非回折光となり、前記透光性部材の前記上面に前記基板側から４３°の入射角で入射した光の透過光のうち、３０％以上が非回折光となる、ように設けられていてもよい。これにより例えば、望ましいカメラ特性を有する固体撮像装置を実現することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部の形状は、円柱、角柱、円錐、または角錐でもよい。これにより例えば、凸部を２次元アレイ状に配置することや、凸部を簡単に形成することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、第１部分と、前記第１部分上に設けられ、前記第１部分よりも投影面積が大きい第２部分とを有していてもよい。これにより例えば、これらの部分により光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、第１部分と、前記第１部分上に設けられ、前記第１部分よりも投影面積が小さい第２部分とを有していてもよい。これにより例えば、これらの部分により光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部の垂直断面の形状は、台形でもよい。これにより例えば、円柱（または角柱）と円錐（または角錐）との間の性質を有する凸部を形成することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、前記凸部内を垂直方向に延びる凹部を有していてもよい。これにより例えば、凹部により光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部の平面形状は、円または多角形でもよい。これにより例えば、凸部を２次元アレイ状に配置することや、凸部を簡単に形成することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、前記透光性部材の前記上面に三角格子状に設けられていてもよい。これにより例えば、凸部同士の距離が短くなるように凸部を配置することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、空気に露出していてもよい。これにより例えば、空気中から入射する光や空気中へ出射される光の伝播の仕方を凸部により調整することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記凸部は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、またはＳＴＯ（Strontium Titan Oxide）で形成されていてもよい（Ｓｉはシリコン、Ｏは酸素、Ｎは窒素、Ａｌはアルミニウム、Ｈｆはハフニウム、Ｔｉはチタンを表す）。これにより例えば、凸部を半導体プロセスで広く用いられている材料で形成することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記透光性部材は、ガラスカバーでもよい。これにより例えば、ガラスカバー内での反射回折が画質に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。
　また、この第１の側面において、前記透光性部材は、前記基板に対し接着されていてもよい。これにより例えば、基板上に透光性部材を接着により簡単に配置することが可能となる。
　本開示の第２の側面の固体撮像装置の製造方法は、光電変換部を含む基板上にレンズを介して透光性部材を配置し、前記透光性部材の上面に複数の凸部を２次元アレイ状に形成することを含む。これにより、光電変換部を含む基板上に好適に透光性部材を設けることが可能となる。例えば、透光性部材に含まれる凸部により、透光性部材内での反射回折が画像に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。
　また、この第２の側面において、前記凸部は、前記透光性部材の前記上面をエッチングにより加工することで、前記透光性部材の前記上面に形成されてもよい。これにより例えば、凸部をエッチングにより簡単に形成することが可能となる。
　本開示の第３の側面の電子機器は、光電変換部を含む基板と、前記基板上に設けられた第１レンズと、前記レンズ上に設けられた透光性部材と、前記透光性部材の上方に前記透光性部材と離間して設けられた第２レンズとを備え、前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む。これにより、光電変換部を含む基板上に好適に透光性部材を設けることが可能となる。例えば、透光性部材に含まれる凸部により、透光性部材内での反射回折が画像に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。
第１実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造の例を示す斜視図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置のダイシング前およびダイシング後の構造を示す平面図である。 第１実施形態の電子機器内の光の伝播の様子と、第１実施形態の比較例の電子機器内の光の伝播の様子とを示す断面図である。 第１実施形態の比較例の固体撮像装置内の光の伝播の様子と、第１実施形態の固体撮像装置内の光の伝播の様子とを示す断面図である。 第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態における高さＨについて説明するためのグラフである。 第１実施形態における高さＨについて説明するためのグラフである。 第１実施形態におけるピッチＰについて説明するためのグラフである。 第１実施形態におけるピッチＰについて説明するためのグラフである。 第１実施形態における充填率Ｒ／Ｐについて説明するためのグラフである。 第１実施形態における充填率Ｒ／Ｐについて説明するためのグラフである。 第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第５実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第６実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第７実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第８実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第９実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第１０実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第１１実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態における透過率について説明するためのグラフである。 第１実施形態における反射率について説明するためのグラフである。 第５実施形態における透過率について説明するためのグラフである。 第５実施形態における反射率について説明するためのグラフである。 第１２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図(1/2)である。 第１２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図(2/2)である。
　以下、本開示の実施形態を、図面を参照して説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態の固体撮像装置の構成を示すブロック図である。
　図１の固体撮像装置は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型のイメージセンサであり、複数の画素１を有する画素アレイ領域２と、制御回路３と、垂直駆動回路４と、複数のカラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、複数の垂直信号線８と、水平信号線９とを備えている。
　各画素１は、光電変換部として機能するフォトダイオードと、複数の画素トランジスタとを備えている。画素トランジスタの例は、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタなどのＭＯＳトランジスタである。
　画素アレイ領域２は、２次元アレイ状に配置された複数の画素１を有している。画素アレイ領域２は、光を受光して光電変換を行い、光電変換により生成された信号電荷を増幅して出力する有効画素領域と、黒レベルの基準となる光学的黒を出力する黒基準画素領域とを含んでいる。一般に、黒基準画素領域は有効画素領域の外周部に配置されている。
　制御回路３は、垂直同期信号、水平同期信号、マスタクロックなどに基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６などの動作の基準となる種々の信号を生成する。制御回路３により生成される信号は、例えばクロック信号や制御信号であり、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６などに入力される。
　垂直駆動回路４は、例えばシフトレジスタを備えており、画素アレイ領域２内の各画素１を行単位で垂直方向に走査する。垂直駆動回路４はさらに、各画素１が生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線８を通してカラム信号処理回路５に供給する。
　カラム信号処理回路５は、例えば画素アレイ領域２内の画素１の列ごとに配置されており、１行分の画素１から出力された信号の信号処理を、黒基準画素領域からの信号に基づいて列ごとに行う。この信号処理の例は、ノイズ除去や信号増幅である。
　水平駆動回路６は、例えばシフトレジスタを備えており、各カラム信号処理回路５からの画素信号を水平信号線９に供給する。
　出力回路７は、各カラム信号処理回路５から水平信号線９を通して供給される信号に対し信号処理を行い、この信号処理が行われた信号を出力する。
　図２は、第１実施形態の固体撮像装置の構造の例を示す斜視図である。
　図２のＡ～Ｃは、互いに垂直なＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を示している。Ｘ方向とＹ方向は横方向（水平方向）に相当し、Ｚ方向は縦方向（垂直方向）に相当する。また、＋Ｚ方向は上方向に相当し、－Ｚ方向は下方向に相当する。－Ｚ方向は、厳密に重力方向に一致していてもよいし、厳密には重力方向に一致していなくてもよい。
　図２のＡに示す第１の例では、固体撮像装置は、基板１１上に画素アレイ領域２、制御回路３、およびロジック回路１０を備えている。ロジック回路１０は例えば、上述の垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、水平駆動回路６、および出力回路７を含んでいる。
　図２のＢに示す第２の例では、固体撮像装置は、支持基板２１上に基板１１を備えており、基板１１上に画素アレイ領域２および制御回路３を、支持基板２１上にロジック回路１０を備えている。
　図２のＣに示す第３の例では、固体撮像装置は、支持基板２１上に基板１１を備えており、基板１１上に画素アレイ領域２を、支持基板２１上に制御回路３およびロジック回路１０を備えている。
　以下、本実施形態の固体撮像装置については、第３の例の構造を有しているとして説明する。ただし、以下の説明は、第３の例に特有の構造についての説明を除き、第１または第２の例の構造を有する固体撮像装置にも適用可能である。
　図３は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図３は、画素アレイ領域２の縦断面を示している。
　本実施形態の固体撮像装置は、基板１１と、基板１１内の複数の光電変換部１２と、各光電変換部１２に含まれるｐ型半導体領域１３、ｎ型半導体領域１４、およびｐ型半導体領域１５と、基板１１内の画素分離層１６、ｐウェル層１７、および複数の浮遊拡散部１８とを備えている。
　本実施形態の固体撮像装置はさらに、支持基板２１と、複数の配線層２２、２３、２４と、層間絶縁膜２５と、各転送トランジスタＴｒ１に含まれるゲート電極２６およびゲート絶縁膜２７とを備えている。
　本実施形態の固体撮像装置はさらに、溝３１と、溝３１内に設けられた素子分離部３２と、素子分離部３２に含まれる固定電荷膜（負の固定電荷を有する膜）３３および絶縁膜３４と、遮光膜３５と、複数のカラーフィルタ３６と、複数のオンチップレンズ３７とを備えている。
　基板１１は例えば、シリコン基板などの半導体基板である。図３において、基板１１の－Ｚ方向の面は、基板１１の表面であり、基板１１の＋Ｚ方向の面は、基板１１の裏面である。本実施形態の固体撮像装置は裏面照射型であるため、基板１１の裏面が、基板１１の光入射面（受光面）となる。
　光電変換部１２は、基板１１内に画素１ごとに設けられている。図３は、３つの画素１用に設けられた３つの光電変換部１２を例示している。各光電変換部１２は、基板１１の表面側から裏面側へと基板１１内に順に形成されたｐ型半導体領域１３、ｎ型半導体領域１４、およびｐ型半導体領域１５を備えている。光電変換部１２では、ｐ型半導体領域１３とｎ型半導体領域１４との間のｐｎ接合や、ｎ型半導体領域１４とｐ型半導体領域１５との間のｐｎ接合により、主なフォトダイオードが実現されており、フォトダイオードが光を電荷に変換する。光電変換部１２は、基板１１の裏面側から光を受光し、受光した光の光量に応じた信号電荷を生成し、生成した信号電荷をｎ型半導体領域１４に蓄積する。
　画素分離層１６は、互いに隣接する光電変換部１２同士の間に設けられたｐ型半導体領域である。ｐウェル層１７は、画素分離層１６に対し基板１１の表面側に設けられたｐ型半導体領域である。浮遊拡散部１８は、ｐウェル層１７に対し基板１１の表面側に設けられたｎ＋型半導体領域である。浮遊拡散部１８は例えば、ｐウェル層１７内にｎ型不純物を高濃度に注入することで形成される。
　溝３１は、基板１１の裏面から深さ方向（－Ｚ方向）に延びる形状を有しており、画素分離層１６と同様に、互いに隣接する光電変換部１２同士の間に設けられている。溝３１は例えば、基板１１の裏面から画素分離層１６内にエッチングにより凹部を形成することで形成される。本実施形態の溝３１は、ｐウェル層１７には到達しているが、浮遊拡散部１８には到達していない。
　素子分離部３２は、溝３１内に順に形成された固定電荷膜３３と絶縁膜３４とを含んでいる。固定電荷膜３３は、溝３１の側面および底面に形成されている。絶縁膜３４は、溝３１内に固定電荷膜３３を介して形成されている。
　固定電荷膜３３は、負の固定電荷を有する膜であり、絶縁膜３４と共に素子分離部３２の材料となっている。固定電荷膜３３は、基板１１の界面に存在する微小欠陥に起因して暗電流と呼ばれるノイズが発生することを抑制する作用を有する。固定電荷膜３３は例えば、Ｈｆ（ハフニウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔａ（タンタル）、またはＴｉ（チタン）といった金属元素を含む酸化膜または窒化膜である。本実施形態の固定電荷膜３３は、基板１１の裏面全体に形成されており、素子分離部３２内だけでなく光電変換部１２の上方にも配置されている。
　絶縁膜３４は、固定電荷膜３３と共に素子分離部３２の材料となっている。本実施形態では、溝３１内に固定電荷膜３３と絶縁膜３４を埋め込むことで、光電変換部１２同士が固定電荷膜３３と絶縁膜３４により分離されている。これにより、画素１間の混色を抑制することができる。絶縁膜３４は例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、または樹脂膜である。本実施形態の絶縁膜３４は、基板１１の裏面全体に形成されており、素子分離部３２内だけでなく光電変換部１２の上方にも配置されている。
　遮光膜３５は、光を遮光する作用を有する膜であり、基板１１の裏面に形成された絶縁膜３４上の所定の領域に形成されている。本実施形態の遮光膜３５は、素子分離部３２の上方に形成されており、網目状の平面形状を有している。遮光膜３５に入射した光は、遮光膜３５で遮光されるか、または遮光膜３５の開口部（網目）を通過する。遮光膜３５は例えば、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）、またはＣｕ（銅）といった金属元素を含む膜である。
　カラーフィルタ３６は、所定の波長の光を透過させる作用を有し、絶縁膜３４および遮光膜３５上に画素１ごとに形成されている。例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）用のカラーフィルタ３６がそれぞれ、赤色、緑色、青色の画素１の光電変換部１２の上方に配置されている。さらに、赤外光用のカラーフィルタ３６が、赤外光の画素１の光電変換部１２の上方に配置されていてもよい。各カラーフィルタ３６を透過した光は、絶縁膜３４と固定電荷膜３３とを介して光電変換部１２に入射する。
　オンチップレンズ３７は、入射した光を集光する作用を有し、カラーフィルタ３６上に画素１ごとに形成されている。各オンチップレンズ３７により集光された光は、カラーフィルタ３６、絶縁膜３４、および固定電荷膜３３を介して光電変換部１２に入射する。本実施形態の各オンチップレンズ３７は、光が透過する材料で形成されており、本実施形態のオンチップレンズ３７同士は、この材料を介して互いにつながっている。オンチップレンズ３７は、本開示のレンズや第１レンズの例である。
　支持基板２１は、基板１１の表面に層間絶縁膜２５を介して設けられており、基板１１の強度を確保するために設けられている。支持基板２１は例えば、シリコン基板などの半導体基板である。
　配線層２２～２４は、基板１１の表面側で層間絶縁膜２５内に設けられており、多層配線構造を形成している。本実施形態の多層配線構造は、３層の配線層２２～２４を含んでいるが、４層以上の配線層を含んでいてもよい。配線層２２～２４の各々は、種々の配線を含んでおり、転送トランジスタＴｒ１などの画素トランジスタは、これらの配線を用いて駆動される。配線層２２～２４は例えば、Ｗ（タングステン）、Ａｌ（アルミニウム）、またはＣｕ（銅）といった金属元素を含む層である。層間絶縁膜２５は例えば、酸化シリコン膜などを含む絶縁膜である。
　各転送トランジスタＴｒ１のゲート電極２６は、ｐ型半導体領域１３と浮遊拡散部１８との間のｐウェル層１７の下にゲート絶縁膜２７を介して設けられている。ゲート電極２６とゲート絶縁膜２７は、層間絶縁膜２５内に設けられている。各転送トランジスタＴｒ１は、光電変換部１２内の信号電荷を浮遊拡散部１８に転送することができる。
　本実施形態では、オンチップレンズ３７に入射した光が、オンチップレンズ３７により集光され、カラーフィルタ３６を透過し、遮光膜３５の開口部を通過し、光電変換部１２に入射する。光電変換部１２は、この光を光電変換により電荷に変換して、信号電荷を生成する。信号電荷は、配線層２２～２４内の垂直信号線８を介して、画素信号として出力される。
　図４は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の断面図である。図４は、画素アレイ領域２の縦断面を拡大して示している。ただし、図４では、基板１１内の光電変換部１２や、基板１１下の支持基板２１などの図示が省略されている。
　本実施形態の固体撮像装置は、図３に示す構成要素に加え、平坦化膜４１と、カバー膜４２と、ガラスシール樹脂４３と、ガラスカバー４４とをさらに備えている。
　平坦化膜４１は、上記複数のオンチップレンズ３７を覆うように、基板１１の裏面上に形成されている。これにより、基板１１の裏面上の面が平坦になっている。平坦化膜４１は例えば、オンチップレンズ３７の材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料で形成されている。例えば、オンチップレンズ３７の材料は酸化シリコンであり、平坦化膜４１の材料は樹脂である。
　カバー膜４２、ガラスシール樹脂４３、およびガラスカバー４４は、平坦化膜４１上に順に設けられている。本実施形態のガラスカバー４４は、ガラス（酸化シリコン）で形成されており、ガラスシール樹脂４３によりカバー膜４２に接着されている。ガラスカバー４４は、本開示の透光性部材の例である。
　なお、ガラスカバー４４は、光が透過する材料（透光性材料）で形成されたその他のカバーに置き換えてもよい。このカバーは、ガラス以外の透光性材料のみで形成されていてもよいし、ガラスとガラス以外の透光性材料とで形成されていてもよい。このカバーも、本開示の透光性部材の例である。
　図４は、ガラスカバー４４の上面Ｓを示している。本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、空気に露出している。本実施形態のガラスカバー４４は、後述するように、ガラスカバー４４の上面Ｓに設けられた複数の凸部４４ｂを備えているが（図８のＢおよびＣなどを参照）、図４などでは凸部４４ｂの図示が省略されている。
　図５は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す別の断面図である。図５は、基板１１やガラスカバー４４の全体の縦断面を示している。ただし、図５では、基板１１内の光電変換部１２、基板１１下の支持基板２１、基板１１上の固定電荷膜３３などの図示が省略されている。
　本実施形態の固体撮像装置は、図３および図４に示す構成要素に加え、絶縁膜５１と、配線層５２と、複数の金属パッド５３と、ソルダーマスク５４と、複数のソルダーボール５５とを備えている。
　図５は、チップサイズにダイシングされた基板１１上に、上記複数のオンチップレンズ３７を覆うように設けられた平坦化膜４１、カバー膜４２、ガラスシール樹脂４３、およびガラスカバー４４を示している。本実施形態の固体撮像装置は、図５に示すように、ＣＳＰ（Chip Scale Package）によりパッケージされている。よって、ガラスカバー４４の上面Ｓのサイズが、おおむね基板１１の上面（裏面）のサイズと同じになっている。
　絶縁膜５１と配線層５２は、基板１１の下面（表面）に順に設けられている。一方、金属パッド５３は、基板１１の上面に設けられている。配線層５２は、基板１１を貫通する複数のビア配線５２ａを含んでおり、ビア配線５２ａが金属パッド５３の下面に接触している。これにより、基板１１の上面の種々のデバイスと配線層５２とを電気的に接続することが可能となる。
　ソルダーマスク５４は、配線層５２の下面に設けられている。ソルダーボール５５は、ソルダーマスク５４から露出した配線層５２の下面に設けられている。これにより、本実施形態の固体撮像装置と他の装置とをソルダーボール５５を介して電気的に接続することが可能となる。
　図６は、第１実施形態の固体撮像装置のダイシング前およびダイシング後の構造を示す平面図である。
　図６のＡは、ダイシング前の基板（ウェハ）１１を示している。基板１１は、不図示の支持基板２１（図３を参照）上に配置されており、支持基板２１と共にダイシングされることになる。
　図６のＢは、図６のＡに示す領域Ａを拡大して示している。基板１１（および支持基板２１）は、複数のチップ領域６１と、ダイシング領域６２とを含んでいる。図６のＢは、一例として、９つのチップ領域６１を示している。各チップ領域６１は、有効画素領域６１ａと、有効画素領域６１ａを包囲する外周領域６１ｂとを含んでいる。ダイシング領域６２は、Ｘ方向に延びる複数のダイシングライン６２ａと、Ｙ方向に延びる複数のダイシングライン６２ｂとを組み合わせた形状を有している。基板１１は、これらのダイシングライン６２ａ、６２ｂをブレードで切ることで、複数のチップ６１’（図６のＣを参照）にダイシングされる。
　図６のＣは、このダイシングにより得られた１つのチップ６１’を示している。チップ６１’は、上述の有効画素領域６１ａと外周領域６１ｂとを含んでおり、図３に示す固体撮像装置に対応している。
　図７は、第１実施形態の電子機器内の光の伝播の様子と、第１実施形態の比較例の電子機器内の光の伝播の様子とを示す断面図である。
　図７のＡは、本実施形態の電子機器の縦断面を示している。本実施形態の電子機器は、チップ（固体撮像装置）６１’と、実装基板６３と、複数の撮像レンズ６４ａ～６４ｅを含む撮像レンズアセンブリ６４とを備えている。本実施形態の電子機器の例は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、アクションカメラ、車載カメラなどのカメラや、スマートフォンなどの携帯電話や、ＰＣ（Personal Computer）などのコンピュータや、種々のＩｏＴ（Internet of Things）機器などである。
　チップ６１’は、不図示のソルダーボール５５（図５を参照）を介して実装基板６３上に積載されている。これにより、チップ６１’の配線と実装基板６３の配線とをソルダーボール５５を介して電気的に接続することが可能となる。図７のＡは、チップ６１’に含まれる基板１１とガラスカバー４４とを示している。
　撮像レンズ６４ａ～６４ｅは、ガラスカバー４４の上方にガラスカバー４４と離間して配置されている。本実施形態の電子機器では、被写体からの光が、撮像レンズ６４ａ～６４ｅを順に透過し、ガラスカバー４４に入射する。ガラスカバー４４に入射した光は、ガラスカバー４４、オンチップレンズ３７、カラーフィルタ３６などを透過し、基板１１内の光電変換部１２に入射する（図３を参照）。撮像レンズ６４ａ～６４ｅは、本開示の第２レンズの例である。
　図７のＡは、撮像レンズ６４ａ～６４ｅから基板１１へと光が伝播する様子を示している。図７のＡは、チップ６１’の中心部に入射する光線と、チップ６１’の外周部に入射する光線と、チップ６１’の中心部と外周部との間に入射する光線とを示している。
　次に、図７のＢを参照し、本実施形態の比較例の電子機器における問題点について説明する。図７のＢは、本比較例の電子機器の縦断面を示している。本比較例の電子機器は、第１実施形態の電子機器と同じ構成要素を備えており、本比較例のガラスカバー４４は、平坦な上面Ｓを有している。
　本比較例では、固体撮像装置の高感度化に伴い、固体撮像装置で反射回折フレアが発生しており、これが画質に悪影響を及ぼしている。反射回折フレアは例えば、固体撮像装置の中心部（チップ６１’の中心部）に入射する光の輝度が高い場合に発生する。本比較例の固体撮像装置は薄い板状の形状を有しているため、固体撮像装置内で反射回折が起こりやすい。
　図７のＢは、基板１１内に入射する入射光Ｌと、基板１１内で反射する反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の例を示している。図７のＢに示すように、基板１１への入射光Ｌは反射回折を起こし、回折光（反射光）となる。図７のＢに示す回折光は、３次回折光に相当する。回折光の一部は、反射光Ｌ３のように基板１１内に再入射する。
　この場合、入射光Ｌが固体撮像装置の外周部に入射した場合には、反射光Ｌ３はおおむね有効画素領域６１ａではなく外周領域６１ｂに再入射するため、画質への悪影響は問題となりにくい。一方、入射光Ｌが固体撮像装置の中心部に入射した場合には、反射光Ｌ３はおおむね有効画素領域６１ａに再入射するため、画質への悪影響が問題となりやすい。
　本比較例のガラスカバー４４が一般的なガラスで形成されている場合、ガラスカバー４４の全反射条件は約４３°となる。全反射条件は、屈折率の高い媒質から低い媒質に光が入射する場合に、光の反射率が１００％になる入射角の最小値である。本比較例のガラスカバー４４の上面Ｓは空気に露出していることから、屈折率の高い媒質はここではガラスであり、屈折率の低い媒質はここでは空気である。ガラスカバー４４の上面Ｓに対する反射光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の入射角はそれぞれ、４３°より小さい角度、４３°、４３°より大きい角度となっている。
　よって、ガラスカバー４４と空気との間で、４３°以上の入射角を有する回折光は全反射を起こし、４３°未満の入射角を有する回折光は空気中に抜けていく。ガラスカバー４４の上方で観測される回折光の強度は、全反射の境界で大きく変化する。例えば、全反射境界の一方の側における回折光の強度は、全反射境界の他方の側における回折光の強度の約１０倍になる。この全反射境界が、リング状のフレアの原因となる。このようなフレアの発生は、抑制することが望ましい。
　図８は、第１実施形態の比較例の固体撮像装置内の光の伝播の様子と、第１実施形態の固体撮像装置内の光の伝播の様子とを示す断面図である。
　図８のＡは、本実施形態の比較例のガラスカバー４４の縦断面を示している。前述したように、本比較例のガラスカバー４４の上面Ｓでは、ガラスカバー４４から上面Ｓに入射する光の全反射が起こる。
　図８のＢは、本実施形態のガラスカバー４４の縦断面を示している。本実施形態のガラスカバー４４は、ガラスカバー４４の上面Ｓに２次元アレイ状に設けられた複数の凸部４４ｂを備えている。具体的には、本実施形態のガラスカバー４４は、本体部４４ａとこれらの凸部４４ｂとを備えており、これらの凸部４４ｂが本体部４４ａに対して＋Ｚ方向に突出している。本実施形態の本体部４４ａとこれらの凸部４４ｂは、同じガラスで形成されている。本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、円柱である。
　本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ２とを含んでいる。本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ２は、凸部４４ｂの側面Ｓ３によりつながっている。広義には、側面Ｓ３も上面Ｓの一部である。凸部４４ｂは例えば、ガラスカバー４４の上面Ｓをエッチングにより加工することで、ガラスカバー４４の上面Ｓに形成される。上面Ｓ１は、このエッチングにより加工された上面に相当し、上面Ｓ２は、このエッチングにより加工されなかった上面に相当する。
　このように、本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、単純な平面ではなく、凸部４４ｂにより微細な凹凸が形成された凹凸面となっている。そのため、単純な平面では全反射が起こる角度で光がガラスカバー４４から上面Ｓに入射した場合でも、光の入射位置によっては、凹凸の影響で全反射が起こらない場合がある。図８のＢは、一例として、凸部４４ｂの側面Ｓ３に入射した光が、空気中に抜ける様子を示している。これにより、全反射の発生を低減することが可能となり、フレアの発生を低減することが可能となる。
　図８のＣは、本実施形態の変形例のガラスカバー４４の縦断面を示している。本変形例のガラスカバー４４も、ガラスカバー４４の上面Ｓに２次元アレイ状に設けられた複数の凸部４４ｂを備えている。ただし、本変形例の各凸部４４ｂの形状は、円錐である。このように、各凸部４４ｂの形状は、円柱以外でもよい。各凸部４４ｂの形状のその他の例については、後述する。
　本変形例のガラスカバー４４の上面Ｓは、本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４とを含んでいる。本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４は、直接的につながっている。本変形例では、上面Ｓ１は、ＸＹ平面に平行な水平面であり、上面Ｓ４は、ＸＹ平面に対して傾斜した傾斜面である。
　図８のＣは、一例として、凸部４４ｂの上面Ｓ４に入射した光が、空気中に抜ける様子を示している。これにより、全反射の発生を低減することが可能となり、フレアの発生を低減することが可能となる。
　図９は、第１実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図９のＡは、図８のＢと同様に、本実施形態のガラスカバー４４の縦断面を示している。図９のＢは、本実施形態のガラスカバー４４の横断面を示している。図９のＢは、図９のＡに示すＡ－Ａ’線に沿った横断面を示し、図９のＡは、図９のＢに示すＢ－Ｂ’線に沿った縦断面を示している。
　上述のように、本実施形態のガラスカバー４４は、本体部４４ａと、複数の凸部４４ｂとを備えている。これらの凸部４４ｂは、ガラスカバー４４の上面Ｓに２次元アレイ状に設けられており、具体的には、三角格子状に設けられている（図９のＢ）。各凸部４４ｂの形状は円柱なので、各凸部４４ｂの平面形状は円となっている（図９のＢ）。本体部４４ａと凸部４４ｂは、ＳｉＯ２で形成されている（Ｓｉはシリコン、Ｏは酸素を表す）。本実施形態の凸部４４ｂは、他の層で覆われておらず、空気に露出している。
　図９のＡおよびＢは、凸部４４ｂの高さＨと、凸部４４ｂの直径Ｒと、凸部４４ｂ間のピッチＰとを示している。凸部４４ｂ間のピッチＰは、最近接の凸部４４ｂ同士の中心間距離に相当する。図９のＢはさらに、次近接の凸部４４ｂ同士の中心間距離Ｐ’を示している。ＰとＰ’との間には、Ｐ’＝√３×Ｐの関係が成り立つ。図９のＡはさらに、基板１１からガラスカバー４４の表面Ｓに到達する光の入射角θを示している。この入射角θは、光の進行方向と＋Ｚ方向との間の角度を示している。本実施形態の高さＨ、直径Ｒ、ピッチＰは例えば、３００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍである。これらの寸法の詳細については、後述する。
　図１０は、第１実施形態における高さＨについて説明するためのグラフである。このグラフは、ＦＤＴＤ法を用いた計算で得られたものである（後述する別のグラフも同様）。
　図１０のＡは、高さＨと、空気からガラスカバー４４に入射する０°入射光の透過率との関係を示している。この０°入射光は、光の進行方向と－Ｚ方向との間の角度が０°となる入射光、すなわち、－Ｚ方向に進行する入射光である。図１０のＢは、入射光、反射光、透過０次光、および透過回折光の例を示している。透過回折光が多いと画像がぼけることから、透過回折光が少なく、透過０次光が多い方が望ましい。また、反射光も少ない方が望ましい。
　図１０のＡは、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率（透過０次光と透過回折光の透過率）とを示している。図１０のＡでは、直径Ｒを０．３μｍに、ピッチＰを０．４μｍに固定して、高さＨを様々な値に変化させている。図１０のＡによれば、高さＨの値が０．１μｍと１．０μｍとの間で変化しても、透過０次光の透過率も、透過光全体の透過率も、ほぼ１００％に維持される。よって、これらの透過率を好適化する観点からは、高さＨは０．１μｍから１．０μｍまでのどんな値でもよい。
　図１１は、第１実施形態における高さＨについて説明するためのグラフである。
　図１１のＡは、高さＨと、ガラスカバー４４から空気に入射する４３°入射光の透過率との関係を示している。この４３°入射光は、光の進行方向と＋Ｚ方向との間の角度が４３°となる入射光、すなわち、上述の入射角θが４３°となる入射光である。図１１のＢは、入射光、反射光、透過０次光、および透過回折光の例を示している。この反射光が、フレアの原因となる。透過光が多くなると反射光が少なくなることから、透過光は多い方が望ましい。
　図１１のＡは、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率とを示している。図１１のＡでは、直径Ｒを０．３μｍに、ピッチＰを０．４μｍに固定して、高さＨを様々な値に変化させている。図１１のＡによれば、これらの透過率は、高さＨが０．３μｍの場合に最も高くなり、高さＨが０．３から離れると低くなる。具体的には、これらの透過率は、高さＨが０．３から減少方向に離れるほど急激に低くなる。例えば、Ｈ＝０．１３μｍでの透過０次光の透過率が、Ｈ＝１．００μｍでの透過０次光の透過率とほぼ同じなので、高さＨが０．１３μｍ未満の場合の透過０次光の透過率は、高さＨが１．００μｍの場合の透過０次光の透過率より低くなる。このような低い透過率は、望ましくない。よって、本実施形態の高さＨは、０．１３～１．００μｍとすることが望ましい（０．１３μｍ≦Ｈ≦１．００μｍ）。
　このような高さＨの条件は、光の波長を考慮した場合でも同様である。図１１のＡによれば、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率は、高さＨが０．３μｍの場合に最も高くなる。これは、１周期分の波長に相当する。ただし、４３°入射光は＋Ｚ方向に対して傾いて進行するため、４３°入射光についての高さＨの条件を求める場合には、１周期分の波長を傾けて考慮する必要がある。その結果、高さＨは、１周期分の波長を傾けて考慮する場合において、１／４波長から２波長の長さとすることが望ましい。１／４波長は約０．１３μｍであり、２波長は約１．００μｍである。なお、０．１３μｍと１．００μｍという値は、１／４波長と２波長から少しずれているが、これは、ＳｉＯ２（屈折率：１．４５）で形成されたガラスカバー４４を、その他の材料で形成されたカバーに置き換える場合も考慮しているためである。このような材料の例は、ＴｉＯ２（屈折率：２．５）である（Ｔｉはチタンを表す）。
　なお、４３°入射光における４３°という角度は、上述の全反射条件に相当する。そのため、本実施形態によれば、高さＨを０．１３～１．００μｍと設定することで、全反射の発生を効果的に抑制することが可能となる。
　図１２は、第１実施形態におけるピッチＰについて説明するためのグラフである。
　図１２は、ピッチＰと、空気からガラスカバー４４に入射する０°入射光の透過率との関係を示している。具体的には、図１２は、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率とを示している。図１２では、高さＨを０．３μｍに固定して、ピッチＰを様々な値に変化させている。なお、直径Ｒは、後述する充填率（Ｒ／Ｐ）が０．７５に維持されるように変化させている。
　図１２によれば、ピッチＰが０．７０μｍ以下の場合には、透過０次光の透過率が、透過光全体の透過率とほぼ同じになるが、ピッチＰが０．７０μｍよりも大きい場合には、透過０次光の透過率が、透過光全体の透過率より低くなる。これは、ピッチＰが０．７０μｍよりも大きくなると、透過回折光が多くなることを示している。上述のように、透過回折光が多くなることは望ましくない。よって、本実施形態のピッチＰは、０．７０μｍ以下とすることが望ましい。
　一方、ピッチＰが小さいことは、透過光の観点からは望ましいが、凸部４４ｂの形成しやすさの観点からは望ましくない。例えば、ピッチＰが小さいと、凸部４４ｂを形成するためのフォトリソグラフィやエッチングが難しくなる。よって、望ましいピッチＰの下限は、望ましいピッチＰの上限（０．７０μｍ）の約１／３、すなわち、約０．２３μｍにすることが好ましい。この０．２３μｍという値は、高さＨの最適値である０．３μｍに近いことから、凸部４４ｂの形状の観点からも好ましい。ピッチＰが高さＨよりも大幅に小さいと、凸部４４ｂの形状が細長くなり、凸部４４ｂの信頼性が低下するおそれがあるためである。よって、本実施形態のピッチＰは、０．２３～０．７０μｍとすることが望ましい（０．２３μｍ≦Ｐ≦０．７０μｍ）。このようなピッチＰの条件は、光の波長を考慮した場合でも同様である。
　図１３は、第１実施形態におけるピッチＰについて説明するためのグラフである。
　図１３は、ピッチＰと、ガラスカバー４４から空気に入射する４３°入射光の透過率との関係を示している。具体的には、図１３は、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率とを示している。図１３では、高さＨを０．３μｍに固定して、ピッチＰを様々な値に変化させている。なお、直径Ｒは、後述する充填率（Ｒ／Ｐ）が０．７５に維持されるように変化させている。
　図１３では、ピッチＰが０．２３～０．７０μｍの場合において、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率が、ほぼ一定である。よって、図１３の結果を考慮に入れた場合でも、本実施形態のピッチＰは、０．２３～０．７０μｍとすることが望ましい。
　図１４は、第１実施形態における充填率Ｒ／Ｐについて説明するためのグラフである。
　図１４は、ガラスカバー４４の上面Ｓにおける凸部４４ｂの充填率Ｒ／Ｐと、空気からガラスカバー４４に入射する０°入射光の透過率との関係を示している。図１４は、透過光全体の透過率を示している。充填率Ｒ／Ｐは、ガラスカバー４４の上面Ｓ（＝Ｓ１＋Ｓ２）に占める凸部４４ｂの上面Ｓ２の大きさを表しており、直径ＲをピッチＰで割った値となっている。図１４では、高さＨを０．３μｍに、直径Ｒを０．３μｍに固定して、充填率Ｒ／Ｐを様々な値に変化させている。なお、０°入射光の波長は、ここでは０．５５μｍである。
　図１４によれば、充填率Ｒ／Ｐが低くなると、透過光全体の透過率が低くなる。具体的には、充填率Ｒ／Ｐが０．６（６０％）未満になると、透過率が１００％から下がり始めて、充填率Ｒ／Ｐがさらに０．３５（３５％）から０．３（３０％）に下がる間に、透過率が８０％を下回る。上述のように、透過光が少なくなり、反射光が多くなることは望ましくない。よって、本実施形態の充填率Ｒ／Ｐは、３５％以上とすることが望ましく（Ｒ／Ｐ≧０．３５）、さらには６０％以上とすることが望ましく（Ｒ／Ｐ≧０．６）。
　図１５は、第１実施形態における充填率Ｒ／Ｐについて説明するためのグラフである。
　図１５は、ガラスカバー４４の上面Ｓにおける凸部４４ｂの充填率Ｒ／Ｐと、ガラスカバー４４から空気に入射する４３°入射光の透過率との関係を示している。図１５は、透過０次光の透過率と、透過光全体の透過率とを示している。図１５では、高さＨを０．３μｍに、直径Ｒを０．３μｍに固定して、充填率Ｒ／Ｐを様々な値に変化させている。なお、０°入射光の波長は、ここでは０．５５μｍである。
　図１５によれば、透過０次光の透過率は、充填率Ｒ／Ｐと共に増加するが、透過光全体の透過率は、充填率Ｒ／Ｐが約０．６未満では充填率Ｒ／Ｐと共に増加し、充填率Ｒ／Ｐが約０．６以上では充填率Ｒ／Ｐと共に減少する。上述のように、透過光が少なくなり、反射光が多くなることは望ましくない。よって、本実施形態の充填率Ｒ／Ｐは、４３°入射光の好適化の観点では、６０％に近い値とすることが望ましい。
　本実施形態の高さＨ、直径Ｒ、およびピッチＰは、上述のような好適な値に設定することが望ましい。さらに、本実施形態では、これらの好適な値を組み合わせて採用することが望ましい。例えば、高さＨを０．１３～１．００μｍに設定し、ピッチＰを０．２３～０．７０μｍに設定し、かつ充填率Ｒ／Ｐを３５％以上に設定することが望ましい。これにより、空気からガラスカバー４４に入射する０°入射光の透過率と、ガラスカバー４４から空気に入射する４３°入射光の透過率の両方を、好適な値に調整することが可能となる。例えば、上記の０°入射光の透過光のうち、９７％以上が非回折光（透過０次光）となり、上記の４３°入射光の透過光のうち、３０％以上が非回折光（透過０次光）となるように、凸部４４ｂの形状や配置を設定することが可能となる。これにより、望ましいカメラ特性を有する固体撮像装置を実現することが可能となる。
　上述のように、本実施形態の高さＨ、直径Ｒ、およびピッチＰは、３００ｎｍ、３００ｎｍ、および４００ｎｍである。これらの寸法を用いてＦＤＴＤ法による計算を行ったところ、上記の０°入射光の透過光のうち、９８．５％が透過０次光となり、上記の４３°入射光の透過光のうち、４４．７％が透過０次光となった。これにより、フレアの発生を効果的に抑制できることが分かった。
　以上のように、本実施形態の固体撮像装置は、基板１１上にオンチップレンズ３７を介して設けられたガラスカバー４４を備え、ガラスカバー４４は、ガラスカバー４４の上面Ｓに２次元アレイ状に設けられた複数の凸部４４ｂを備えている。よって、本実施形態によれば、光電変換部１２を含む基板１１上に好適にガラスカバー４４を設けることが可能となる。例えば、ガラスカバー４４内での反射回折が画像に悪影響を及ぼすことを、凸部４４ｂにより抑制することが可能となる。
　以下、第２から第１１実施形態の固体撮像装置の構造を説明する。これらの実施形態の固体撮像装置については、第１実施形態の固体撮像装置との相違点を中心に説明し、第１実施形態の固体撮像装置との共通点の説明は適宜省略する。
　（第２実施形態）
　図１６は、第２実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。図１６のＡは縦断面図であり、図１６のＢは横断面図である（後述する図１７～図２５も同様）。
　本実施形態の凸部４４ｂは、第１実施形態の凸部４４ｂと同様に２次元アレイ状に配置されているが、第１実施形態の凸部４４ｂと異なり正方格子状に配置されている。図１６のＢは、凸部４４ｂ間のピッチＰ、すなわち、最近接の凸部４４ｂ同士の中心間距離と、次近接の凸部４４ｂ同士の中心間距離Ｐ”とを示している。第１実施形態のＰとＰ’との間には、Ｐ’＝√３×Ｐの関係が成り立つのに対し、本実施形態のＰとＰ”との間には、Ｐ”＝√２×Ｐの関係が成り立つ。
　第１実施形態の凸部４４ｂは、距離Ｐの周期構造だけでなく、距離Ｐ’の周期構造を有しているため、距離Ｐ’の周期構造も反射回折に影響を与える。同様に、本実施形態の凸部４４ｂは、距離Ｐの周期構造だけでなく、距離Ｐ”の周期構造を有しているため、距離Ｐ”の周期構造も反射回折に影響を与える。しかしながら、Ｐ”とＰとの比（Ｐ”／Ｐ）は、Ｐ’とＰとの比（Ｐ’／Ｐ）よりも小さいため、一般に、距離Ｐ”の周期構造の影響の方が、距離Ｐ’の周期構造の影響より大きい。よって、次近接の凸部４４ｂ同士の周期構造の影響を低減したい場合には、本実施形態のような正方格子よりも、第１実施形態のような三角格子を採用する方が望ましい。
　（第３実施形態）
　図１７は、第３実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の固体撮像装置は、ガラスカバー４４の代わりに透光性カバー４４’を備えている。第１実施形態のガラスカバー４４の凸部４４ｂは、ＳｉＯ２で形成されているのに対し、本実施形態の凸部４４ｂ’は、ＴｉＯ２で形成されている。これにより、第１実施形態の凸部４４ｂと同様の効果を得ることが可能となる。透光性カバー４４’は、本開示の透光性部材の例である。
　本実施形態の透光性カバー４４’は、本体部４４ａ’と、本体部４４ａ’に対して＋Ｚ方向に突出した複数の凸部４４ｂ’とを含んでいる。本体部４４ａ’は、凸部４４ｂ’と同様にＴｉＯ２で形成されていてもよいし、ＴｉＯ２以外の材料（例えばＳｉＯ２）で形成されていてもよい。
　なお、本実施形態の凸部４４ｂ’は、ＳｉＯ２やＴｉＯ２以外の材料で形成されていてもよい。このような材料の例は、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、ＳＴＯ（Strontium Titan Oxide）などである。ただし、Ｎは窒素、Ａｌはアルミニウム、Ｈｆはハフニウムを表す。
　（第４実施形態）
　図１８は、第４実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂは、図１８のＡに示すように、下方部４５と、下方部４５上に設けられた上方部４６とを含んでいる。下方部４５と上方部４６の形状は、いずれも円柱である。ただし、上方部４６の投影面積は、下方部４５の投影面積より大きく設定されている。下方部４５と上方部４６の投影面積はそれぞれ、下方部４５と上方部４６をＸＹ平面に投影して得られる面積であり、本実施形態では下方部４５と上方部４６の横断面の面積に等しい。下方部４５は、本開示の第１部分の例であり、上方部４６は、本開示の第２部分の例である。
　図１８のＡは、下方部４５の高さＨ１と、上方部４６の高さＨ２とを示している。これらの高さＨ１、Ｈ２の間には、Ｈ＝Ｈ１＋Ｈ２の関係が成り立つ。図１８のＢは、下方部４５の直径Ｒ１と、上方部４６の直径Ｒ２とを示している。これらの直径Ｒ１、Ｒ２の間には、Ｒ２＞Ｒ１の関係が成り立つ。これらの寸法の値の例は、Ｈ１＝３００ｎｍ、Ｈ２＝３００ｎｍ、Ｒ１＝１６０ｎｍ、Ｒ２＝３２０ｎｍである。本実施形態の下方部４５と上方部４６は、いずれもＳｉＯ２で形成されている。
　本実施形態によれば、円錐に近い形状を有する凸部４４ｂや、台形に近い縦断面形状を有する凸部４４ｂを、簡単に形成することが可能となる。また、本実施形態によれば、Ｈ１とＨ２との比率を変えたり、Ｒ１とＲ２との比率を変えたりすることで、光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　（第５実施形態）
　図１９は、第５実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂは、図１９のＡに示すように、下方部４７と、下方部４７上に設けられた上方部４８とを含んでいる。下方部４７と上方部４８の形状は、いずれも円柱である。ただし、上方部４８の投影面積は、下方部４７の投影面積より小さく設定されている。下方部４７と上方部４８の投影面積はそれぞれ、下方部４７と上方部４８をＸＹ平面に投影して得られる面積であり、本実施形態では下方部４７と上方部４８の横断面の面積に等しい。下方部４７は、本開示の第１部分の例であり、上方部４８は、本開示の第２部分の例である。
　図１９のＡは、下方部４７の高さＨ３と、上方部４８の高さＨ４とを示している。これらの高さＨ３、Ｈ４の間には、Ｈ＝Ｈ３＋Ｈ４の関係が成り立つ。図１９のＢは、下方部４７の直径Ｒ３と、上方部４８の直径Ｒ４とを示している。これらの直径Ｒ３、Ｒ４の間には、Ｒ４＜Ｒ３の関係が成り立つ。これらの寸法の値の例は、Ｈ３＝３００ｎｍ、Ｈ４＝２００ｎｍ、Ｒ３＝３２０ｎｍ、Ｒ４＝１６０ｎｍである。本実施形態の下方部４７と上方部４８は、いずれもＳｉＯ２で形成されている。
　本実施形態によれば、円錐に近い形状を有する凸部４４ｂや、台形に近い縦断面形状を有する凸部４４ｂを、簡単に形成することが可能となる。また、本実施形態によれば、Ｈ３とＨ４との比率を変えたり、Ｒ３とＲ４との比率を変えたりすることで、光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　（第６実施形態）
　図２０は、第６実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、図２０のＡに示すように、円錐となっている。本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４とを含んでいる。本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４は、直接的につながっている。本実施形態では、上面Ｓ１は、ＸＹ平面に平行な水平面であり、上面Ｓ４は、ＸＹ平面に対して傾斜した傾斜面である。
　凸部４４ｂの高さＨ、直径Ｒ、およびピッチＰの定め方は、第１実施形態の場合と同様である（図９のＡおよびＢを参照）。ただし、凸部４４ｂの直径Ｒは、凸部４４ｂの底部での直径を表す。本実施形態の高さＨ、直径Ｒ、およびピッチＰは例えば、２４０ｎｍ、２９３ｎｍ、および４５０ｎｍである。
　本実施形態の凸部４４ｂによれば、第１実施形態の凸部４４ｂと同様の効果を得ることが可能となる。
　（第７実施形態）
　図２１は、第７実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、図２１のＡに示すように、円錐の先端を切断した形状となっている。よって、本実施形態の各凸部４４ｂの縦断面（垂直断面）形状は、台形である。本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４と、凸部４４ｂのさらなる上面Ｓ５とを含んでいる。本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ５は、凸部４４ｂの上面Ｓ４によりつながっている。本実施形態では、上面Ｓ１は、ＸＹ平面に平行な水平面であり、上面Ｓ４は、ＸＹ平面に対して傾斜した傾斜面であり、上面Ｓ５は、ＸＹ平面に平行な水平面である。
　凸部４４ｂの高さＨ、直径Ｒ、およびピッチＰの定め方は、第１実施形態の場合と同様である（図９のＡおよびＢを参照）。ただし、凸部４４ｂの直径Ｒは、凸部４４ｂの底部での直径を表す。本実施形態の高さＨ、直径Ｒ、およびピッチＰは例えば、１７０ｎｍ、２９３ｎｍ、および４５０ｎｍである。また、本実施形態の上面Ｓ５の直径は例えば、１４６ｎｍである。
　本実施形態の凸部４４ｂによれば、第１実施形態の凸部４４ｂと同様の効果を得ることが可能となる。また、本実施形態によれば、円柱の凸部４４ｂと円錐の凸部４４ｂの中間の性質を有する凸部４４ｂを実現することが可能となる。
　（第８実施形態）
　図２２は、第８実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、図２０のＡに示すように、角錐であり、より詳細には八角錐である。よって、本実施形態の各凸部４４ｂの平面形状は、図２０のＢに示すように、多角形（八角形）である。本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４とを含んでいる。本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４は、直接的につながっている。本実施形態では、上面Ｓ１は、ＸＹ平面に平行な水平面であり、上面Ｓ４は、ＸＹ平面に対して傾斜した傾斜面である。
　本実施形態の凸部４４ｂによれば、第１実施形態の凸部４４ｂと同様の効果を得ることが可能となる。なお、各凸部４４ｂの形状は、八角錐以外の角錐でもよい。この場合、各凸部４４ｂの平面形状は、三角形、四角形、六角形など、八角形以外の多角形である。また、各凸部４４ｂの形状は、三角柱、四角柱、六角柱などの角柱でもよい。この場合、各凸部４４ｂの平面形状は、三角形、四角形、六角形などの多角形である。
　（第９実施形態）
　図２３は、第９実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、図２３のＡに示すように、角錐の先端を切断した形状となっている。よって、本実施形態の各凸部４４ｂの縦断面（垂直断面）形状は、台形である。本実施形態のガラスカバー４４の上面Ｓは、本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ４と、凸部４４ｂのさらなる上面Ｓ５とを含んでいる。本体部４４ａの上面Ｓ１と、凸部４４ｂの上面Ｓ５は、凸部４４ｂの上面Ｓ４によりつながっている。本実施形態では、上面Ｓ１は、ＸＹ平面に平行な水平面であり、上面Ｓ４は、ＸＹ平面に対して傾斜した傾斜面であり、上面Ｓ５は、ＸＹ平面に平行な水平面である。
　本実施形態の凸部４４ｂによれば、第１実施形態の凸部４４ｂと同様の効果を得ることが可能となる。また、本実施形態によれば、角柱の凸部４４ｂと角錐の凸部４４ｂの中間の性質を有する凸部４４ｂを実現することが可能となる。この場合、角柱の底面の頂点の個数や、角錐の底面の頂点の個数は、いくつでもよい。
　（第１０実施形態）
　図２４は、第１０実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、図２４のＡに示すように、Ｚ方向に延びる凹部４９を円柱内に設けた形状となっている。本実施形態の凹部４９の深さは、凸部４４ｂの高さＨ（図９のＡを参照）と同じであるが、凸部４４ｂの高さＨより深くしても浅くしてもよい。本実施形態によれば、凹部４９の形状を変えることで、光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　（第１１実施形態）
　図２５は、第１１実施形態の固体撮像装置の構造を示す断面図である。
　本実施形態の各凸部４４ｂの形状は、図２５のＡに示すように、Ｚ方向に延びる凹部４９を円錐内に設けた形状となっている。本実施形態の凹部４９の深さは、凸部４４ｂの高さＨと同じであるが、凸部４４ｂの高さＨより深くしても浅くしてもよい。本実施形態によれば、凹部４９の形状を変えることで、光の伝播の仕方を調整することが可能となる。
　なお、第１０または第１１実施形態の凹部４９は、円柱や円錐以外の立体内に設けてもよい。この立体の例は、角柱や角錐である。この場合、角柱の底面の頂点の個数や、角錐の底面の頂点の個数は、いくつでもよい。また、第１０または第１１実施形態の凹部４９の形状は、円柱以外でもよく、例えば角柱でもよい。この場合にも、この角柱の底面の頂点の個数は、いくつでもよい。
　（第１および第５実施形態のグラフ）
　図２６は、第１実施形態における透過率について説明するためのグラフである。図２７は、第１実施形態における反射率について説明するためのグラフである。第１実施形態の固体撮像装置は、上述のように、円柱の形状を有する複数の凸部４４ｂを備えている。
　図２６は、ガラスカバー４４から空気に様々な入射角で入射する入射光の透過率を示している。図２７は、ガラスカバー４４から空気に様々な入射角で入射する入射光の反射率を示している。比較のため、図２６と図２７の各々は、ガラスカバー４４が凸部４４ｂを有する場合の曲線１～３だけでなく、ガラスカバー４４が凸部４４ｂを有さない場合の曲線４～６も示している。曲線１～３はそれぞれ、入射光の波長が０．５μｍ、０．５５μｍ、０．６μｍの場合の透過率を示す。同様に、曲線４～６はそれぞれ、入射光の波長が０．５μｍ、０．５５μｍ、０．６μｍの場合の反射率を示す。
　図２６によれば、ガラスカバー４４に凸部４４ｂを設けると、入射光の透過率が増加することが分かる。例えば、入射角が４０°の場合において、曲線４～６の透過率は４０％よりも低くなっているが、曲線１～３の透過率は８０％よりも高くなっている。
　また、図２７によれば、ガラスカバー４４に凸部４４ｂを設けると、入射光の反射率が減少することが分かる。例えば、入射角が４３°の場合において、曲線４～６の反射率は８０％よりも高くなっているが、曲線１～３の反射率は４０％よりも低くなっている。
　図２８は、第５実施形態における透過率について説明するためのグラフである。図２９は、第５実施形態における反射率について説明するためのグラフである。第５実施形態の固体撮像装置は、上述のように、下方部４７と上方部４８とを含む形状を有する複数の凸部４４ｂを備えている。
　図２８は、ガラスカバー４４から空気に様々な入射角で入射する入射光の透過率を示している。図２９は、ガラスカバー４４から空気に様々な入射角で入射する入射光の反射率を示している。比較のため、図２８と図２９の各々は、ガラスカバー４４が凸部４４ｂを有する場合の曲線１～３だけでなく、ガラスカバー４４が凸部４４ｂを有さない場合の曲線４～６も示している。曲線１～３はそれぞれ、入射光の波長が０．５μｍ、０．５５μｍ、０．６μｍの場合の透過率を示す。同様に、曲線４～６はそれぞれ、入射光の波長が０．５μｍ、０．５５μｍ、０．６μｍの場合の反射率を示す。
　図２８によれば、ガラスカバー４４に凸部４４ｂを設けると、入射光の透過率が増加することが分かる。例えば、入射角が４０°の場合において、曲線４～６の透過率は４０％よりも低くなっているが、曲線１～３の透過率は８０％よりも高くなっている。
　また、図２９によれば、ガラスカバー４４に凸部４４ｂを設けると、入射光の反射率が減少することが分かる。例えば、入射角が４３°の場合において、曲線４～６の反射率は８０％よりも高くなっているが、曲線１～３の反射率は４０％よりも低くなっている。
　以上のように、第１実施形態や第５実施形態によれば、ガラスカバー４４に凸部４４ｂを設けることで、ガラスカバー４４内での反射回折が画像に悪影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。これは、その他の実施形態についても同様である。
　（第１２実施形態）
　図３０と図３１は、第１２実施形態の固体撮像装置の製造方法を示す断面図である。本実施形態の方法では、第１実施形態の固体撮像装置を製造するが、後述するように、その他の実施形態の固体撮像装置を製造してもよい。
　まず、基板１１を用意する（図３０のＡ）。次に、基板１１内に光電変換部１２などを形成し、基板１１の表面に配線層２２～２４や層間絶縁膜２５などを形成し、基板１１の裏面にオンチップレンズ３７などを形成し、基板１１を支持基板２１上に配置する。なお、光電変換部１２、配線層２２～２４、層間絶縁膜２５、オンチップレンズ３７、支持基板２１などの図示は省略されている。
　次に、基板１１の裏面上に、不図示のオンチップレンズ３７やガラスシール樹脂４３を介して、ガラスカバー４４を張り付ける（図３０のＡ）。本実施形態のガラスカバー４４は例えば、ガラス基板である。
　次に、ガラスカバー４４上にフォトレジスト層７１を形成する（図３０のＢ）。次に、フォトマスク７２を用いたリソグラフィにより、フォトレジスト層７１を露光する（図３０のＣ）。図３０のＣは、フォトマスク７２に含まれる遮光部７２ａを示している。遮光部７２ａにより遮光されなかった光が、フォトレジスト層７１に照射される。
　次に、フォトレジスト層７１をエッチングにより現像する（図３１のＡ）。その結果、フォトレジスト層７１が、図３１のＡに示すようにパターニングされる。図３１のＡは、フォトレジスト層７１の残存部分である複数のレジスト部７１ａを示している。
　次に、フォトレジスト層７１をマスクとして用いて、ガラスカバー４４をエッチングにより加工する（図３１のＢ）。その結果、レジスト部７１ａの形状がガラスカバー４４に転写され、ガラスカバー４４の上面に複数の凸部４４ｂが形成される。図３１のＢは、ガラスカバー４４の本体部４４ａとこれらの凸部４４ｂとを示している。本実施形態の凸部４４ｂは、上述のように２次元アレイ状に形成される。
　次に、フォトレジスト層７１を除去し、ガラスカバー４４を洗浄する（図３１のＣ）。このようにして、第１実施形態の固体撮像装置が製造される。
　なお、本実施形態の方法では、第２から第１１実施形態のいずれかの固体撮像装置を製造してもよい。例えば、凸部４４ｂの形状を円柱ではなく角柱に設定する場合には、レジスト部７１ａの形状を円柱ではなく角柱に設定する。また、凸部４４ｂの形状を円錐や角錐に設定する場合には、レジスト部７１ａの形状を円錐や角錐に設定してもよいし、図３１のＢにおけるエッチングでガラスカバー４４のエッチバックを行ってもよい。また、図３１のＢにおけるエッチングまたは別のエッチングで、凸部４４ｂ内に凹部４９を形成してもよい。
　以上、本開示の実施形態について説明したが、これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の変更を加えて実施してもよい。例えば、２つ以上の実施形態を組み合わせて実施してもよい。
　なお、本開示は、以下のような構成を取ることもできる。
　（１）
　光電変換部を含む基板と、
　前記基板上に設けられたレンズと、
　前記レンズ上に設けられた透光性部材とを備え、
　前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む、固体撮像装置。
　（２）
　前記凸部の高さは、０．１３～１．００μｍである、（１）に記載の固体撮像装置。
　（３）
　前記凸部間のピッチは、０．２３～０．７０μｍである、（１）に記載の固体撮像装置。
　（４）
　前記透光性部材の前記上面における前記凸部の充填率は、３５％以上である、（１）に記載の固体撮像装置。
　（５）
　前記透光性部材の前記上面における前記凸部の充填率は、６０％以上である、（４）に記載の固体撮像装置。
　（６）
　前記凸部は、
　前記透光性部材の前記上面に被写体側から０°の入射角で入射した光の透過光のうち、９７％以上が非回折光となり、
　前記透光性部材の前記上面に前記基板側から４３°の入射角で入射した光の透過光のうち、３０％以上が非回折光となる、
　ように設けられている、（１）に記載の固体撮像装置。
　（７）
　前記凸部の形状は、円柱、角柱、円錐、または角錐である、（１）に記載の固体撮像装置。
　（８）
　前記凸部は、第１部分と、前記第１部分上に設けられ、前記第１部分よりも投影面積が大きい第２部分とを有する、（１）に記載の固体撮像装置。
　（９）
　前記凸部は、第１部分と、前記第１部分上に設けられ、前記第１部分よりも投影面積が小さい第２部分とを有する、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１０）
　前記凸部の垂直断面の形状は、台形である、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１１）
　前記凸部は、前記凸部内を垂直方向に延びる凹部を有する、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１２）
　前記凸部の平面形状は、円または多角形である、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１３）
　前記凸部は、前記透光性部材の前記上面に三角格子状に設けられている、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１４）
　前記凸部は、空気に露出している、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１５）
　前記凸部は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、またはＳＴＯ（Strontium Titan Oxide）で形成されている（Ｓｉはシリコン、Ｏは酸素、Ｎは窒素、Ａｌはアルミニウム、Ｈｆはハフニウム、Ｔｉはチタンを表す）、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１６）
　前記透光性部材は、ガラスカバーである、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１７）
　前記透光性部材は、前記基板に対し接着されている、（１）に記載の固体撮像装置。
　（１８）
　光電変換部を含む基板上にレンズを介して透光性部材を配置し、
　前記透光性部材の上面に複数の凸部を２次元アレイ状に形成する、
　ことを含む固体撮像装置の製造方法。
　（１９）
　前記凸部は、前記透光性部材の前記上面をエッチングにより加工することで、前記透光性部材の前記上面に形成される、（１８）に記載の固体撮像装置の製造方法。
　（２０）
　光電変換部を含む基板と、
　前記基板上に設けられた第１レンズと、
　前記レンズ上に設けられた透光性部材と、
　前記透光性部材の上方に前記透光性部材と離間して設けられた第２レンズとを備え、
　前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む、電子機器。
　１：画素、２：画素アレイ領域、３：制御回路、
　４：垂直駆動回路、５：カラム信号処理回路、６：水平駆動回路、
　７：出力回路、８：垂直信号線、９：水平信号線、１０：ロジック回路、
　１１：基板、１２：光電変換部、１３：ｐ型半導体領域、１４：ｎ型半導体領域、
　１５：ｐ型半導体領域、１６：画素分離層、１７：ｐウェル層、１８：浮遊拡散部、
　２１：支持基板、２２：配線層、２３：配線層、２４：配線層、
　２５：層間絶縁膜、２６：ゲート電極、２７：ゲート絶縁膜、
　３１：溝、３２：素子分離部、３３：固定電荷膜、３４：絶縁膜、
　３５：遮光膜、３６：カラーフィルタ、３７：オンチップレンズ、
　４１：平坦化膜、４２：カバー膜、４３：ガラスシール樹脂、
　４４：ガラスカバー、４４’：透光性カバー、４４ａ：本体部、４４ａ’：本体部、
　４４ｂ：凸部、４４ｂ’：凸部、４５：下方部、４６：上方部、
　４７：下方部、４８：上方部、４９：凹部、
　５１：絶縁膜、５２：配線層、５２ａ：ビア配線、５３：金属パッド、
　５４：ソルダーマスク、５５：ソルダーボール、
　６１：チップ領域、６１’チップ、６１ａ：有効画素領域、６１ｂ：外周領域、
　６２：ダイシング領域、６２ａ：ダイシングライン、６２ｂ：ダイシングライン、
　６３：実装基板、６４：撮像レンズアセンブリ、
　６４ａ：撮像レンズ、６４ｂ：撮像レンズ、
　６４ｃ：撮像レンズ、６４ｄ：撮像レンズ、６４ｅ：撮像レンズ、
　７１：フォトレジスト層、７１ａ：レジスト部、
　７２：フォトマスク、７２ａ：遮光部

Claims (20)

  1. 　光電変換部を含む基板と、
    　前記基板上に設けられたレンズと、
    　前記レンズ上に設けられた透光性部材とを備え、
    　前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む、固体撮像装置。
  2. 　前記凸部の高さは、０．１３～１．００μｍである、請求項１に記載の固体撮像装置。
  3. 　前記凸部間のピッチは、０．２３～０．７０μｍである、請求項１に記載の固体撮像装置。
  4. 　前記透光性部材の前記上面における前記凸部の充填率は、３５％以上である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  5. 　前記透光性部材の前記上面における前記凸部の充填率は、６０％以上である、請求項４に記載の固体撮像装置。
  6. 　前記凸部は、
    　前記透光性部材の前記上面に被写体側から０°の入射角で入射した光の透過光のうち、９７％以上が非回折光となり、
    　前記透光性部材の前記上面に前記基板側から４３°の入射角で入射した光の透過光のうち、３０％以上が非回折光となる、
    　ように設けられている、請求項１に記載の固体撮像装置。
  7. 　前記凸部の形状は、円柱、角柱、円錐、または角錐である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  8. 　前記凸部は、第１部分と、前記第１部分上に設けられ、前記第１部分よりも投影面積が大きい第２部分とを有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  9. 　前記凸部は、第１部分と、前記第１部分上に設けられ、前記第１部分よりも投影面積が小さい第２部分とを有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  10. 　前記凸部の垂直断面の形状は、台形である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  11. 　前記凸部は、前記凸部内を垂直方向に延びる凹部を有する、請求項１に記載の固体撮像装置。
  12. 　前記凸部の平面形状は、円または多角形である、請求項１に記載の固体撮像装置。
  13. 　前記凸部は、前記透光性部材の前記上面に三角格子状に設けられている、請求項１に記載の固体撮像装置。
  14. 　前記凸部は、空気に露出している、請求項１に記載の固体撮像装置。
  15. 　前記凸部は、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、またはＳＴＯ（Strontium Titan Oxide）で形成されている（Ｓｉはシリコン、Ｏは酸素、Ｎは窒素、Ａｌはアルミニウム、Ｈｆはハフニウム、Ｔｉはチタンを表す）、請求項１に記載の固体撮像装置。
  16. 　前記透光性部材は、ガラスカバーである、請求項１に記載の固体撮像装置。
  17. 　前記透光性部材は、前記基板に対し接着されている、請求項１に記載の固体撮像装置。
  18. 　光電変換部を含む基板上にレンズを介して透光性部材を配置し、
    　前記透光性部材の上面に複数の凸部を２次元アレイ状に形成する、
    　ことを含む固体撮像装置の製造方法。
  19. 　前記凸部は、前記透光性部材の前記上面をエッチングにより加工することで、前記透光性部材の前記上面に形成される、請求項１８に記載の固体撮像装置の製造方法。
  20. 　光電変換部を含む基板と、
    　前記基板上に設けられた第１レンズと、
    　前記レンズ上に設けられた透光性部材と、
    　前記透光性部材の上方に前記透光性部材と離間して設けられた第２レンズとを備え、
    　前記透光性部材は、前記透光性部材の上面に２次元アレイ状に設けられた複数の凸部を含む、電子機器。
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