CN105518875B - 光电转换装置及其制造方法 - Google Patents

光电转换装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105518875B
CN105518875B CN201480046696.XA CN201480046696A CN105518875B CN 105518875 B CN105518875 B CN 105518875B CN 201480046696 A CN201480046696 A CN 201480046696A CN 105518875 B CN105518875 B CN 105518875B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal film
film
photo
conversion element
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480046696.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105518875A (zh
Inventor
夏秋和弘
内田雅代
泷本贵博
粟屋信义
石原数也
中野贵司
名仓满
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of CN105518875A publication Critical patent/CN105518875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105518875B publication Critical patent/CN105518875B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14629—Reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0216—Coatings
    • H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H01L31/02164—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers, cold shields for infrared detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

本发明提供能够防止本来不透射的波长的光的异常透射、能够使光谱波形的半值宽度减小的光电转换装置及其制造方法。在基板(100)上形成第一光电转换元件(101)，在该第一光电转换元件(101)之上隔着绝缘膜(1、2、3)形成具有周期性或非周期性地配置的多个开口(41)的第一金属膜(31)。设置覆盖上述第一金属膜(31)的多个开口(41)的一部分的第二金属膜(32)。

Description

光电转换装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及颜色传感器等光电转换装置及其制造方法。
背景技术
即使房间的照明的色温不同，人的眼睛也不太感觉到颜色的变化，通常该特性被称为颜色适应。例如，当从发蓝(色温高)的荧光灯照明的房间进入发黄的(色温低)的白炽灯照明的房间时，房间的白色墙壁最初看起来发黄。但是，稍过一会，刚看起来发黄的墙壁会变得看起来发白。
这样人的视觉具有颜色适应的特性，因此，当房间的照明的颜色不同时，即使电视机的图像的颜色相同，该图像看起来也会是不同的颜色。近年来，伴随着液晶电视机的高画质化，对以下功能的期望高涨起来：根据房间的照明的种类来改变图像的色感，使得即使房间的照明的色温变化，看起来也是自然的图像。因此，对房间的色温进行检测的颜色传感器在液晶电视机上的装载逐步发展，使得能够对房间的色温进行检测，以与眼睛的颜色适应对应的方式自动地控制图像的色感。此外，在如智能手机和平板PC(计算机)等那样可移动的设备上装载的液晶屏幕的情况下，周围的照明随着观看场所的不同而时刻变化，因此，像颜色传感器那样自动地检测色温的传感器变得更加重要。
该颜色传感器构成为从环境光中分别感测可见光区域中的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光谱(以下，将颜色传感器称为RGB传感器)。
在该RGB传感器中，为了感测环境光，使用多个光电转换元件，作为该光电转换元件的器件一般由光电二极管构成。该光电二极管本身不能识别颜色，仅能够检测光的强度(光量)。因此，在将图像转换为电信号的情况下，为了识别颜色，在各光电二极管上覆盖彩色滤光片，利用各光电二极管检测作为光的3原色的R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的光的光量，由此，从光电二极管取得颜色信号。
以往，在RGB传感器中，为了将环境光分成R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的三原色的光，使用通过由材料的吸收产生的遮光或光的干涉来仅使特定波长透射或反射的彩色滤光片的方法是通常的方法。
另一方面，数字静物摄像机、视频摄像机等利用由二维固体摄像元件构成的光电转换元件对被拍摄体进行拍摄而将被拍摄体图像化的二维固体摄像装置也逐渐增加。而且，在作为目前主流的固体摄像元件的CCD(电荷耦合元件：Charge Coupled Device)摄像元件、CMOS(互补型金属氧化膜半导体场效应晶体管：Complementary Metal OxideSemiconductor)摄像元件的像素上，也装载有通过由R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的材料的吸收产生的遮光或光的干涉来仅使特定的波长透射或反射的彩色滤光片作为芯片上滤光片，这些彩色滤光片无法除去红外光，因此，在壳体上搭载有去红外滤光片。
但是，在上述以往的RGB传感器中，为了形成将RGB的三原色的光分开的彩色滤光片，需要3种光掩模，这样需要3种光掩模成为在制造工序中使时间和成本增加的主要原因。
为了减少这些时间和成本，作为代替上述彩色滤光片的光波长选择性滤光片，有对金属薄膜实施纳米级的微细加工而得到的结构。该结构的光波长选择性滤光片，利用由入射的光激发的表面等离子体共振引起的光的异常透射现象。
关于该利用表面等离子体共振的波长选择性滤光片，在专利文献1(特开平11-72607号公报)中有详细说明。作为使该异常透射现象发生的手段，有各种方法，例如，如图8所示，有形成50～200nm左右的薄的金属膜501，在金属膜501图案化形成比透射波长微细的孔阵列502、502、502、……而形成滤光片层500的方法。在光入射该滤光片层500时透射的光谱波形在图9中示出。但是，表面等离子体效应由在某金属膜与绝缘膜或空气的界面产生的表面等离子体、与由入射光产生的消逝光(evanescent light)的共振产生，因此，为了高效率地产生表面等离子体效应，优选金属膜和绝缘膜为单一结构(材料、折射率等物性的均匀性、孔间距和形状的均匀性)。例如，作为金属材料，使用Au、Ag、Al等。
特别地，Al具有
(i)因为等离子体频率高，所以直到短波长都产生共振现象，
(ii)因为是通常的半导体工艺中使用的材料，所以即使在工艺整合时也不需要特殊的装置和材料，
(iii)材料廉价，
(iv)制作工艺简单，能够一并形成与各个波长对应的滤光片等优点，被采用的情况较多。
但是，在形成使表面等离子体效应产生的金属膜时，在设计规则中需要进行65nm～0.13um水平的开口的微细加工。
根据非专利文献1(フォーカス26＜第3回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発NIMS、豊田中央研究所(焦点26＜第3期＞利用表面等离子体共振的彩色滤光片的开发NIMS，丰田中央研究所))，为了使波长300nm的紫外光透射，需要200nm左右的孔间间距。为了形成使具有400nm左右的波长的蓝色光透射的Al膜，如图10所示，需要使孔502、502、502……间的间距为260nm左右，孔502的直径需要为80～180nm左右。为了形成使RGB的波长的光透射的金属膜滤光片，如上所述，需要260nm左右的孔502、502、502……间的间距以使蓝色光透射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-72607号公报
非专利文献
非专利文献1：フォーカス26＜第3回＞表面プラズモン共鳴を利用したカラーフィルタの開発NIMS、豊田中央研究所(焦点26＜第3期＞利用表面等离子体共振的彩色滤光片的开发NIMS，丰田中央研究所)
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，为了在光电转换元件上形成该孔阵列，在P型硅基板上通过离子注入等导入磷等N型杂质层，形成光电转换元件。在其上隔着SiO2等绝缘膜利用AlCu材料形成电极后，再次形成SiO2并利用CMP(化学机械研磨：Chemical Mechanical Polishing)等进行平坦化。在此之上使用溅射装置形成150nm左右的Al材料，进一步，在此之上涂敷抗蚀剂等。使用形成了孔阵列的图案的掩模，利用扫描仪等曝光装置对该抗蚀剂进行曝光，进行显影后，利用蚀刻设备进行蚀刻，完成图案化。
在此，孔阵列如图10所示，为了密集地形成孔502，必须比通常的曝光更加注意地设定条件。例如，孔径为100nm以下且间距为200nm的近距离相邻存在多个孔的情况下，在图13那样的通常的掩模中，透过各孔的光发生干涉，有不能进行预想的对抗蚀剂进行的显影的问题。因此，使用图14那样的半色调掩模等，但是当距离进一步变近时，仍然相互影响。因而，将该相互影响也考虑在内地进行条件设定的情况较多。
此时，在以完全包围孔的周围的方式存在其他孔的情况下，受到来自周围的干涉，但是最外周等周围没有被包围的孔只受到一部分前述的影响，因此有孔径变得不同的问题(该记载不是现有技术的记载，是本发明的发明人发现的问题)。例如，将表示以这样的不均匀的条件进行曝光的情况下的开口形状的一个例子示于图11。在曝光时，周围没有被孔包围的外周部(及其周边)的孔径被加工得小了没有受到干涉的周围的孔的量。
该抗蚀剂的曝光/显影后，利用蚀刻设备在反应气体气氛下产生等离子体，对金属膜进行蚀刻，由此对孔进行加工。此时，由于图案的疏密，蚀刻产生偏差。将该现象称为微负载效应。有与密集的部分相比，在稀疏的部分蚀刻速率快的趋势。作为其原因，可以认为是起作用的自由基消耗量的增加，和/或由从抗蚀剂放出的碳、氧、氮形成的侧壁保护膜的减少。与周围被孔包围的图案相比，在没有被包围的最外周部，蚀刻速率慢，根据情况的不同，有如图12所示仅最外周(及其附近)被大幅加工的情况。
蚀刻后，进行抗蚀剂剥离，利用SiO2沉积装置沉积SiO2膜，构成等离子体滤光片。
利用这样的制造方法，在以孔径不均匀的状态形成孔阵列的情况下，滤光片的透射特性不均匀，当使用光电转换元件取得光谱灵敏度时，如图15所示，与由虚线表示的进行了均匀的开口的加工的情况相比，在进行了实线所示的不均匀的开口的加工的情况下，透射特性变差。例如，透射的光谱波形的半值宽度变大，或者发生本来应该被抑制透射的波长的透射。这样，等离子体滤光片利用孔间距和孔径有选择地使波长透射，因此，当孔径有偏差时，透射特性也变得不均匀，有不能得到期望的特性的问题。
因此，本发明的技术问题在于，提供孔径不存在偏差、能够防止本来不透射的波长的光的异常透射、能够使光谱波形的半值宽度减小的光电转换装置及其制造方法。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明的光电转换装置的特征在于，包括：
设置在基板上的第一光电转换元件；
隔着绝缘膜形成在上述第一光电转换元件之上，并且用于构成等离子体滤光区域的具有周期性或非周期性地配置的多个开口的第一金属膜；和
覆盖上述第一金属膜的多个开口的一部分的第二金属膜。
此外，本发明的光电转换装置的制造方法的特征在于：
在基板上形成光电转换元件，
在上述基板上依次隔着绝缘层形成多个配线层，并且以兼作第二金属膜的方式形成上述多个配线层中的最上层的配线层，
在上述光电转换元件之上隔着绝缘膜形成用于构成等离子体滤光区域的具有周期性或非周期性地配置的多个开口的第一金属膜，使得该第一金属膜的多个开口的一部分被上述第二金属膜覆盖。
发明效果
根据本发明，构成等离子体滤光区域的第一金属膜的多个开口的一部分由第二金属膜覆盖，因此，能够遮断从形状容易因曝光时来自相邻开口部的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的开口透射的透射光，因此能够确保期望的波长选择性。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的光电转换装置的截面图。
图2是对本发明的第一实施方式的制造方法进行说明的截面图。
图3是对本发明的第一实施方式的制造方法进行说明的截面图。
图4是对本发明的第一实施方式的制造方法进行说明的截面图。
图5是对本发明的第一实施方式的制造方法进行说明的截面图。
图6是本发明的第二实施方式的光电转换装置的截面图。
图7是本发明的第三实施方式的光电转换装置的截面图。
图8是专利文件1中记载的图案化形成孔阵列而得到的滤光片层的立体图。
图9是表示透射专利文献1中记载的滤光片层的光谱波形的图表。
图10是表示蓝色光透射滤光片的孔阵列的一个例子的图。
图11是微细曝光时的光刻后SEM(扫描型电子显微镜)照片。
图12是微细加工(蚀刻)后的SEM照片。
图13是对通常掩模的孔间的透射光的干涉进行说明的图。
图14是对半色调掩模的孔间的透射光的干涉进行说明的图。
图15是表示由加工状态的不同得到的滤光片透射特性的图。
图16是表示Al的介电函数的曲线图。
图17是表示Au的介电函数的曲线图。
图18是本发明的第四实施方式的光电转换装置的平面图。
图19是本发明的第四实施方式的光电转换装置的截面图。
具体实施方式
以下，通过图示的实施方式详细地对本发明进行说明。
(第一实施方式)
图1是本发明的第一实施方式的光电转换装置的截面图。在图1中，100是作为基板的一个例子的第一导电型(例如P型)的半导体基板，101是与RGB分别对应地设置的分别检测RGB的三原色的光量的例如由光电二极管等构成的光电转换元件，1、2、3、4是例如由SiO2等构成的绝缘膜，11是配线层，20是通孔，200是等离子体滤光区域，31是用于构成等离子体滤光区域200的第一金属膜，32是第二金属膜，41是第一金属膜31中形成的多个开口，41a是上述多个开口41中位于最外周的开口。
构成上述等离子体滤光区域200的第一金属膜31的多个开口41中位于最外周的开口41a，由第二金属膜32覆盖。
根据上述结构的光电转换装置，构成等离子体滤光区域200的第一金属膜31的多个开口41中位于最外周的开口41a被另外的第二金属膜32覆盖，因此，能够遮断从形状容易因曝光时来自相邻开口部的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的最外周的开口41a透射的透射光，能够形成确保了期望的波长选择性的等离子体滤光片。
因此，根据该第一实施方式的光电转换装置，能够防止本来不透射的波长的光的异常透射，能够使光谱波形的半值宽度减小。
接着，使用图2至图5对上述第一实施方式的光电转换装置的制造方法进行说明。
如图2所示，在作为基板的一个例子的第一导电型(P型)的半导体基板100上的规定位置，利用离子注入等导入第二导电型(N型)的杂质进行热处理，由此，形成将入射的光转换成电信号的光电二极管等光电转换元件101。在该半导体基板100上覆盖SiO2等绝缘膜1，在该绝缘层1上形成配线层11。该配线层11为了取出光电流，通过通孔20与第一光电转换元件101的阴极侧、阳极侧连接。
接着，如图3所示，在上述绝缘膜1和配线层11上形成作为由SiO2等构成的层间绝缘膜的绝缘层2。在其上使用溅射等利用Al、AlCu等金属形成第二金属膜32。通过使用曝光机的光刻和使用干式蚀刻器的蚀刻，除去第二金属膜32的规定位置的部分，在该第二金属膜32的剩余部分和绝缘膜2上由SiO2等以覆盖第二金属膜32的方式形成作为层间绝缘膜的绝缘膜3。该绝缘膜3形成后，由存在第二金属膜32的部分和不存在该第二金属膜32的部分，在上述绝缘膜3产生台阶差，通过CMP进行加工直到绝缘膜3完全平坦为止。在通过该CMP而完全平坦的绝缘膜3的表面涂敷第一金属膜31，对该第一金属膜31进行用于使特定的光(例如R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)等)透射的波长选择滤光片的微细图案的光刻，因此该表面的平坦化是重要的。
接着，如图4所示，在平坦化的绝缘膜3上通过溅射将作为滤光片材料的第一金属膜31形成为150nm的厚度。该滤光片材料的第一金属膜31的金属，从材料的单一性考虑最优选Al，但是也可以是更通常在半导体制造中使用的AlCu或AlSi。此外，第一金属膜31的膜厚优选为50～200nm左右。此外，利用该同一第一金属膜31也形成未图示的遮光金属部，因此第一金属膜31需要能够阻挡300nm～1200nm的光波长的膜厚。
在涂敷该第一金属膜31后，如图4所示，在第一金属膜31之上涂敷光致抗蚀剂61，在该光致抗蚀剂61通过光刻形成开口61a、61a、……的图案。该开口61a、61a、……的图案形成在光电转换元件101上的受光用开口部之上的第一金属膜31的部分之上，并且最外周的开口61a-1以完全被第二金属膜32覆盖的方式形成。然后，通过以光致抗蚀剂61为掩模蚀刻上述第一金属膜31，如图5所示，形成具有多个开口41、41、……的第一金属膜31。上述多个开口41中，最外周的开口41a被第二金属膜32覆盖。
这样，通过用第二金属膜32覆盖上述第一金属膜31的多个开口41中最外周的开口41a，能够遮断从开口形状容易因曝光时的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的最外周的开口41a透射的光，能够抑制透射光的半值宽度的增大和本来不透射的波长的光的透射等异常的透射。
然后，在上述第一金属膜31和绝缘膜3上，如图5所示，形成由SiO2构成的作为保护膜起作用的绝缘膜4。此时，需要用绝缘膜4、即SiO2填埋在前工序中形成的第一金属膜31的多个开口(贯通孔或凹部)41，因此利用高密度等离子体CVD(化学气相沉积)法形成由SiO2构成的绝缘膜4。
上述第一金属膜31的多个开口41、41、……的图案呈二维状周期性地配置。该开口41由贯通孔或凹部形成。这些开口41的形状以圆形、四边形、三角形等形状制成。通过在第一光电转换元件101上的第一金属膜31形成该周期性的多个开口41，光入射第一金属膜31时，表面等离子体分散关系被引入在第一金属膜31上呈二维状周期性地排列的开口41，能够由光激发表面等离子体，能够使该第一金属膜31作为波长选择滤光片起作用。此时，电子在相邻的开口41、41也同样地振动，表面整体作为集体激发进行动作，因此，相邻的开口41与开口41的孔间距为相同距离的排列是最佳的，如果是如图10所示6个开口包围1个开口那样的交错状的排列，则孔间距一定，能够得到高的颜色分辨率。
为了利用在该第一金属膜31上周期性地形成的多个开口41、41、……使R(红色：波长660nm)、G(绿色：波长540nm)、B(蓝色：波长440nm)的波长的光透射，必须形成彼此周期不同的孔阵列(开口41的阵列)。第一金属膜31的材料使用Al或AlCu、AlSi，在利用由SiO2构成的绝缘膜4覆盖孔阵列的情况下，由光的垂直入射激发表面等离子体的条件为归一化频率a/λ＝0.65。根据该式，算出使各个光透射的孔阵列的周期a为420nm(R：红色)、340nm(G：绿色)、260nm(B：蓝色)。根据该式，通过改变开口41的排列的周期，能够选择透射的光，因此，通过在1块光掩模上形成不同的周期排列的图案，能够通过1次光刻同时形成R、G、B的波长选择滤光片。
在上述第一实施方式中，利用第二金属膜32覆盖第一金属膜31的多个开口41中位于最外周的开口41a，但是根据情况的不同，也可以利用第二金属膜32覆盖至从最外周起第几列的开口41，此外，也可以利用第二金属膜32仅覆盖位于最外周的开口41a中位于角部的开口41a。
(第二实施方式)
图6是本发明的第二实施方式的光电转换装置的截面图。在图6中，对于与图1所示的第一实施方式的光电转换装置的构成要素相同的构成要素，标注与图1的构成要素相同的参照编号，省略详细的说明，以下仅对不同的构成要素进行说明。
该第二实施方式的光电转换装置除了第一光电转换元件101之外还包括第二光电转换元件102，第一金属膜131在第一光电转换元件101和第二光电转换元件102之上形成具有开口41的等离子体滤光区域200、200，还具有形成遮光金属区域301、301、301的遮光金属部131a、131a、131a。
构成上述等离子体滤光区域200的第一金属膜131的多个开口41中位于最外周的开口41a由第二金属膜132覆盖。
根据上述结构的光电转换装置，构成等离子体滤光区域200的第一金属膜131的多个开口41中位于最外周的开口41a由另外的第二金属膜132覆盖，因此，能够遮断从形状容易因曝光时来自相邻开口部的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的最外周的开口41a透射的透射光，能够形成确保了期望的波长选择性的等离子体滤光片。
因此，根据该第二实施方式的光电转换装置，能够防止本来不透射的波长的光的异常透射，能够使光谱波形的半值宽度减小。
此外，形成上述遮光金属区域301的第一金属膜131的遮光金属部131a和与该遮光金属部131a相对的第二金属膜132，覆盖第一光电转换元件101和第二光电转换元件102的外侧的区域。由此，能够防止杂散光侵入第一光电转换元件101和第二光电转换元件102，从而防止伪信号的产生，能够防止误动作、提高耐久性。
接着，使用图6对第二实施方式的光电转换装置的制造方法进行说明。
如图6所示，在作为基板的一个例子的第一导电型(P型)的半导体基板100上的规定的位置，利用离子注入等规定的方法导入N型的杂质，通过进行退火等1200℃、600分钟左右的热处理，并列配置第一光电转换元件101和第二光电转换元件102等2个以上的光电转换元件(例如光电二极管、光敏晶体管等)。在上述半导体基板100上的2个第一光电转换元件101和第二光电转换元件102的上方隔着绝缘膜1、2形成配线层11和第二金属膜132。该第二金属膜132也作为配线层起作用，与配线层11一起构成多层配线。该第二金属膜132覆盖后述的第一金属膜131的多个开口41中位于最外周的开口41a，并且第一光电转换元件101与第二光电转换元件102之间的区域也由遮光金属部132a覆盖。假设没有遮光金属部132a，第二金属膜132仅覆盖最外周的开口41a，则有如下情况：从不均匀的开口41a漏出的光进入第一光电转换元件101和第二光电转换元件102周边的半导体基板，光不仅漏到对应的上方的开口41a被覆盖的第一光电转换元件101和第二光电转换元件102，而且漏到相邻的第一光电转换元件101和第二光电转换元件102。为了防止这样的向相邻的第一光电转换元件101和第二光电转换元件102的漏光，通过利用遮光金属部132a覆盖第一光电转换元件101与第二光电转换元件102之间的区域，能够在防止倾斜入射等从光电转换元件漏出的光入射相邻的光电转换元件的同时，防止从最外周的孔径、形状不均匀的开口41a漏出的光入射相邻光电转换元件。
接着，为了在上述第二金属膜132的更上方形成作为仅使特定的波长透射的滤光片的第一金属膜131，进行绝缘膜3的形成。上述绝缘膜3形成后，在存在第二金属膜132的部分和不存在第二金属膜132的部分产生台阶差，通过CMP进行加工到绝缘膜3完全平坦为止。在该绝缘膜3的表面，将在后来形成使用Al或AlCu材料的第一金属膜131，对该第一金属膜131进行用于使特定的光(例如R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)等)透射的波长选择滤光片的微细图案的光刻，因此，该表面的平坦化是重要的。
接着，在进行了平坦化的绝缘膜3上通过溅射形成150nm的作为滤光片材料的第一金属膜131。该滤光片材料的金属从材料的单一性考虑最优选Al，但是也可以是更通常在半导体制造中使用的AlCu或AlSi，在想要形成红外区域的波长选择膜的情况下，可以为Au、Cu这样的金属。此外，第一金属膜131的膜厚优选为50～200nm左右。此外，由该同一第一金属膜131也形成遮光金属部131a，因此，第一金属膜131例如需要能够阻挡300nm～1200nm的光波长的膜厚。在未图示的作为电极取出部的PAD(焊盘)部不形成第一金属膜131。
涂敷该第一金属膜131后，在第一金属膜131之上涂敷未图示的光致抗蚀剂，在该光致抗蚀剂利用光刻形成波长选择滤光片的开口图案。该波长选择滤光片的开口图案在第一光电转换元件101和第二光电转换元件102上的受光用开口部之上的第一金属膜131上形成，并且最外周的开口全部被第二金属膜132覆盖。然后，以光致抗蚀剂作为掩模对上述第一金属膜31进行蚀刻，从而如图6所示，形成具有多个开口41、41、……的第一金属膜131。上述多个开口41中最外周的开口41a由第二金属膜132覆盖。
这样，上述第一金属膜131的多个开口41中最外周的开口41a由第二金属膜132覆盖，由此，能够遮断从开口形状容易因曝光时的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的最外周的开口41a透射的光，能够抑制透射光的半值宽度的增大和本来不透射的波长的光的透射等异常的透射。
此外，构成遮光金属区域301的第一金属膜131的遮光金属部131a和第二金属膜132的遮光金属部132a设置在和第一光电转换元件101与第二光电转换元件102之间以及第一光电转换元件101和第二光电转换元件102的外侧对应的部位，能够防止杂散光侵入第一光电转换元件101和第二光电转换元件102。
上述开口41由贯通孔或凹部形成，多个开口41的图案是呈二维状周期性的图案。通过在第一金属膜131形成该周期性的开口41，在光入射该第一金属膜131时，表面等离子体分散关系被引入在第一金属膜131上呈二维状周期性地排列的开口41，能够由光激发表面等离子体，能够使该第一金属膜131作为波长选择滤光片起作用。此时，电子在相邻的开口41也同样地振动，在表面整体作为集体激发进行动作，因此，相邻的开口41与开口41的孔间距为相同距离的排列是最佳的，若是如图10所示6个开口包围1个开口那样的交错状的排列，则孔间距一定，能够得到高的颜色分辨率。
在上述第一金属膜131的加工后，形成作为保护膜起作用的由SiO2构成的绝缘膜4。此时，需要以在前工序中形成的第一金属膜131的开口41的贯通孔或凹部也由SiO2填埋的方式形成，因此，利用高密度等离子体CVD法在第一金属膜131上覆盖由SiO2构成的绝缘膜4。
在上述第二实施方式中，上述第二金属膜132覆盖第一光电转换元件101上的第一金属膜131的多个开口41的一部分即形成得不均匀的开口41a、和第二光电转换元件102上的第一金属膜131的多个开口41的一部分即形成得不均匀的开口41a，并且，由遮光金属部131a、132a覆盖第一光电转换元件101与第二光电转换元件102之间的区域，因此，能够阻止从形成得不均匀的开口41a透射的光或杂散光入射第一光电转换元件101和第二光电转换元件102。
进一步，上述第一金属膜131形成在比上述多层配线靠上方的位置，并且上述第二金属膜132兼作上述多层配线的多个配线层11、132中的1个配线层132，因此，不需要专用地单独地新形成第二金属膜132，能够防止成本增加。
此外，上述第二金属膜132兼作上述多层配线的多个配线层11、132中的最上层的配线层132，因此，第一金属膜131与第二金属膜132的距离变小，能够可靠地遮断向第一光电转换元件101、第二光电转换元件102的漏光。
假设当用于构成等离子体滤光区域的第一金属膜131与第二金属膜132的距离大时，一部分的光有可能漏到第一光电转换元件101、第二光电转换元件102，使光谱灵敏度变差。
(第三实施方式)
图7是本发明的第三实施方式的光电转换装置的截面图。在图7中，对于与图1所示的第一实施方式的光电转换装置的构成要素相同的构成要素，标注与图1的构成要素相同的参照编号省略详细的说明，以下仅对不同的构成要素进行说明。
该第三实施方式的光电转换装置是电路内置光电转换装置，在作为基板的一个例子的半导体基板100上，除了第一光电转换元件101之外，还设置有电路部110。此外，该光电转换装置的第一金属膜231在第一光电转换元件101之上形成具有多个开口41的等离子体滤光区域200，还具有形成遮光金属区域302的遮光金属部231a、231a。
构成上述等离子体滤光区域200的第一金属膜231的多个开口41中位于最外周的开口41a，由也作为最上层的配线层起作用的第二金属膜232覆盖。
根据上述结构的光电转换装置，构成等离子体滤光区域200的第一金属膜231的多个开口41中位于最外周的开口41a由另外的第二金属膜232覆盖，因此，能够遮断从形状容易因曝光时来自相邻开口部的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的最外周的开口41a透射的透射光，能够形成确保了期望的波长选择性的等离子体滤光片。
因此，根据该第三实施方式的光电转换装置，能够防止本来不透射的波长的光的异常透射，能够使光谱波形的半值宽度减小。
此外，形成上述遮光金属区域302的第一金属膜231的遮光金属部231a和第二金属膜232覆盖第一光电转换元件101和电路部110的外侧的区域以及第一光电转换元件101与电路部110之间的区域。由此，能够防止杂散光侵入第一光电转换元件101和电路部110，从而防止伪信号的产生，防止误动作、提高耐久性。
此外，上述第一金属层231进而遮光金属部231a，隔着未图示的配线被接地，为接地电位。由此，第一金属层231、遮光金属部231a不仅进行光的遮断，而且对于电噪声也具有屏蔽效果。例如，在电噪声来到第一金属层231或遮光金属部231a的情况下，该电噪声能够逃逸到被接地的电位，因此，电噪声不会对比第一金属层231、遮光金属部231a靠下的电路部110产生不良影响。也就是说，遮光金属部231a作为用于防止光的侵入和保护电路部110等免受电噪声的影响的遮蔽物(shield)起作用。
此外，上述遮光金属部231a覆盖基板100的表面的1/2以上的面积。由此，能够使原来的第一金属层231被蚀刻的面积减小，在利用金属蚀刻器等蚀刻原来的第一金属层231时能够抑制沉积物等的产生。
接着，使用图7对第三实施方式的光电转换装置的制造方法进行说明。
如图7所示，在作为基板的一个例子的半导体基板100的规定的位置，使用光刻/离子注入/蚀刻设备，形成第一光电转换元件101和对来自该第一光电转换元件101的电信号进行处理的电路部110。该电路部可以为CMOS，也可以为双极元件。此时，在电路部100以外也同时确保形成作为用于输出电信号的端子的PAD(焊盘)部401的区域。在该半导体基板100上的第一光电转换元件101周边、电路部110的上方，隔着绝缘膜1～3配置构成多层配线的配线层11、12、232。该配线层232是第二金属膜232，覆盖构成等离子体滤光区域200的第一金属膜231的多个开口41中位于最外周的开口41a。该第二金属膜232具有通常的作为用于多层配线的配线层的功能和覆盖第一金属膜231的多个开口41中位于最外周的开口41a的功能。
接着，为了在上述第二金属膜232的更上方形成作为使特定的波长透射的滤光片起作用的第一金属膜231，形成绝缘膜4。该绝缘膜4形成后，在存在第二金属膜232的部分和不存在第二金属膜232的部分产生台阶差，但是在第二金属膜232不形成遮蔽金属部，而在第二金属膜232上形成有绝缘膜4，因此，在绝缘膜4仅产生突起状的台阶差。该突起状的台阶差与平面状的台阶差不同，在CMP工序中局部被施加研磨压力，因此容易被研磨，能够容易地平坦化，并且能够抑制研磨时间。由此，凹陷的产生被抑制，成为容易平坦化的形状。此时，就抛光液(slurry)而言，为了更加确保平坦性，优选二氧化铈。通过由二氧化铈进行的CMP进行加工至完全平坦。在该绝缘膜4的表面，将在后来形成第一金属膜231，以进行用于使特定的光(例如R、G、B等)透射的第一金属膜231的波长选择滤光片的微细图案的光刻，因此，该表面的平坦化是重要的。这是因为，为了微细化而提高曝光的开口数(NA)，由此，即使焦点深度变浅，通过进行平坦化也能够准确地进行曝光。
接着，在进行了平坦化的绝缘膜4的表面上使用溅射或蒸镀装置形成150nm的厚度的第一金属膜231作为滤光片材料。该滤光片材料的金属从材料的单一性考虑最优选Al，但是也可以是更通常在半导体制造中使用的AlCu或AlSi。此外，第一金属膜231的膜厚优选为50～200nm左右。此外，为了在该同一第一金属膜231形成遮光金属部231a，第一金属膜231需要能够阻挡300nm～1200nm的光波长的光的膜厚。在作为电极取出部的PAD部401上，不形成金属膜。
涂敷该第一金属膜231后，在该第一金属膜231上形成未图示的SiO2膜和有机类的BARC(Bottom Anti Reflective Coating：底部抗反射涂层)。该SiO2膜在通过剥离将在后来进行的蚀刻时在滤光片表面形成的沉积物除去时需要。此外，BARC用于抑制Al等的金属表面的反射，使微细加工容易进行。原本在半导体工艺的多层配线中，在AlCu的表面形成有Ti/TiN那样的抗反射(Anti-Reflection)层，但是会在Al处产生等离子体共振，因此，不能在这次的滤光片中使用，形成这样的膜来抑制表面反射。此后，涂敷未图示的抗蚀剂，利用光刻形成波长选择滤光片的开口图案。作为B(蓝色)的用途，例如以260nm间距形成130nm的开口。作为G(绿色)的用途，例如以340nm间距形成170nm的开口。作为R(红色)的用途，例如以420nm间距形成210nm的开口。然后，利用金属蚀刻器按照BARC/SiO2/Al的顺序进行蚀刻，除去抗蚀剂/BARC/SiO2，由此形成作为第一金属膜231的波长选择滤光片的多个开口41的图案。波长选择滤光片的多个开口41的图案在第一光电转换元件101上的受光用开口部之上的第一金属膜231上形成。开口41的图案呈二维状周期性地配置，由贯通孔或凹部形成。通过在第一金属膜231形成该周期性的开口41，在光入射该电路内置光电转换装置的第一金属膜231时，表面等离子体分散关系被引入在第一金属膜231上呈二维状周期性地排列的开口41，能够由光激发表面等离子体，能够使该第一金属膜231作为波长选择滤光片起作用。此时，电子在相邻的开口41也同样地振动，在表面整体作为集体激发进行动作，因此，相邻的开口41与开口41的孔间距为相同距离的排列是最佳的，若是如图8、10所示6个开口包围1个开口那样的交错状的排列，则孔间距为一定，能够得到高的颜色分辨率。
在上述第一金属膜231的加工后，如图7所示，形成由SiO2构成的作为保护膜起作用的绝缘膜5。此时，需要以在前工序中形成的第一金属膜231的开口(贯通孔或凹部)41也由SiO2填埋的方式形成，利用高密度等离子体CVD法形成由SiO2构成的绝缘膜5。
最后，除去用于电极取出的PAD部401上的SiO2膜406使PAD部401露出。
在上述第三实施方式中，上述第二金属膜232覆盖第一光电转换元件101上的第一金属膜231的多个开口41的一部分即形成得不均匀的开口41a，并且由第一金属膜231的遮光金属部231a覆盖第一光电转换元件101与电路部110之间的区域，因此，能够阻止杂散光入射第一光电转换元件101和电路部110。
进一步，上述第一金属膜231形成在比上述多层配线靠上方的位置，并且上述第二金属膜232兼作上述多层配线的多个配线层11、12、232中的1个配线层232，因此，不需要专用地单独地新形成第二金属膜232，能够防止成本增加。
进一步，除了能够不改变包含上述电路部110的电路内置光电转换装置本身的工艺地追加搭载第一金属膜231之外，还能够使第二金属膜232兼作多层配线的配线层232，因此，具有容易进行工艺整合的优点。
此外，上述第二金属膜232兼作上述多层配线的多个配线层11、12、232中的最上层的配线层232，因此，第一金属膜231与第二金属膜232的距离变小，能够可靠地遮断向第一光电转换元件101、电路部110的漏光。
假设用于构成等离子体滤光区域的第一金属膜231与第二金属膜232的距离大时，一部分的光有可能漏到第一光电转换元件101、电路部110而使光谱灵敏度变差。
(第四实施方式)
图18和图19是本发明的第四实施方式的光电转换装置的平面图和截面图。在图19中，对于与图7所示的第三实施方式的光电转换装置的构成要素相同的构成要素，标注与图7的构成要素相同的参照编号，省略详细的说明，以下仅对不同的构成要素进行说明。
该第四实施方式的光电转换装置，如图18的平面图所示，在第一金属膜831设置有作为多个开口的一个例子的多个狭缝841。该多个狭缝841、841、841……以一定间隔在横方向上排列。第二金属膜832如图18和19所示，覆盖多个狭缝841、841、841……中的两端的狭缝841a、841a的全部区域和两端以外的多个狭缝841、841、841……各自的长边方向的两端部841b、841b、841b……。即，上述第二金属膜832覆盖多个狭缝841、841、841……的位于最外周的部分。
上述第一金属膜831利用多个狭缝841形成位于第一光电转换元件101的上方的等离子体滤光区域1200，利用遮光金属部831a形成遮光金属区域1302。
此外，上述第一金属膜831通过未图示的配线接地，使等离子体滤光区域1200的金属膜831的部分与遮光金属部831为接地电位。
在该第四实施方式中，上述金属膜831的与等离子体滤光区域1200对应的部分和遮光金属部831电连接，但是上述金属膜831的与等离子体滤光区域1200对应的部分和遮光金属部831也可以电分离。在此情况下，将上述金属膜831的与等离子体滤光区域1200对应的部分接地，以使其为接地电位，这在使等离子体滤光片的波长选择功能良好的方面是重要的。
根据上述结构的光电转换装置，作为构成等离子体滤光区域1200的第一金属膜831的多个开口的多个狭缝841、841、841……中的两端的狭缝841a、841a的全部区域和两端以外的多个狭缝841、841、841……各自的长边方向的两端部841b、841b、841b……由第二金属膜832覆盖，因此，能够由第二金属膜832遮断从形状容易因曝光时来自相邻开口部的干涉光的影响或蚀刻时的微负载效应而变得不均匀的两端的狭缝841a、841a和狭缝841、841、841……各自的长边方向的两端部841b、841b、841b……透射的透射光，即使是狭缝构造也能够形成确保了期望的波长选择性的等离子体滤光片。
因此，根据该第四实施方式的光电转换装置，能够防止本来不透射的波长的光的异常透射，能够使光谱波形的半值宽度减小。
此外，上述第二金属膜832覆盖第一光电转换元件101的外侧的区域。由此，能够防止杂散光侵入第一光电转换元件101，从而防止伪信号的产生，能够防止误动作、提高耐久性。
此外，上述第一金属膜831被接地，成为接地电位，因此，构成等离子体滤光区域1200的第一金属膜831的部分的电位稳定，电子的动作稳定，波长选择性变得良好。假设等离子体滤光区域1200的第一金属膜831的部分的电位变动时，会对波长选择性产生不良影响。
此外，上述第一金属膜831的遮光金属部831a被接地，成为接地电位，因此，遮光金属部831a不仅作为将光遮断以防止光侵入第一光电转换元件101的光遮蔽物起作用，而且还作为保护电路部110等免受电噪声的影响的电遮蔽物起作用。
此外，上述遮光金属部831a覆盖基板100的表面的1/2以上的面积。由此，能够使原来的第一金属层831的被蚀刻的面积减小，在利用金属蚀刻器等蚀刻原来的第一金属层831时能够抑制沉积物等的产生。
接着，参照图18和19对第四实施方式的光电转换装置的制造方法进行说明。
如图19所示，在作为基板的一个例子的半导体基板100的规定的位置，使用光刻/离子注入/蚀刻设备，形成第一光电转换元件101和对来自该第一光电转换元件101的电信号进行处理的电路部110。该电路部110可以为CMOS，也可以为双极元件。此时，在电路部100以外也同时确保形成作为用于输出电信号的端子的PAD(焊盘)部401的区域。
在该半导体基板100上的第一光电转换元件101周边和电路部110的上方隔着绝缘膜1～3配置构成多层配线的配线层11、12、832。该配线层832是第二金属膜832，覆盖作为构成等离子体滤光区域1200的第一金属膜831的多个开口的多个狭缝841中位于横方向的最外端的狭缝841a和图18所示的横方向的两端以外的多个狭缝841、841、841……各自的长边方向的两端部841b、841b、841b……。该第二金属膜832具有通常的作为用于多层配线的配线层的功能和覆盖第一金属膜831的多个狭缝841的最外周(多个狭缝841中位于横方向的最外端的狭缝841a、841a和横方向的两端以外的多个狭缝841的长边方向的两端部841b、841b)的功能。
接着，为了在上述第二金属膜832的更上方形成作为仅使特定的波长透射的滤光片起作用的第一金属膜831，形成绝缘膜4。该绝缘膜4形成后，在存在第二金属膜832的部分和不存在第二金属膜832的部分产生台阶差，但是在配线层11、12、832不形成遮蔽金属部，在配线层(第二金属膜)832上形成有绝缘膜4，因此，在绝缘膜4仅产生突起状的台阶差。该突起状的台阶差与平面状的台阶差不同，在CMP工序中局部地被施加研磨压力，因此容易被研磨，能够容易地平坦化，并且能够抑制研磨时间。由此，凹陷的产生被抑制，成为容易平坦化的形状。此时，就抛光液而言，为了更加确保平坦性，优选二氧化铈。通过由二氧化铈进行的CMP进行加工至完全平坦。在该绝缘膜4的表面，将在后来形成第一金属膜831，以进行用于使特定的光(例如R、G、B等)透射的第一金属膜831的波长选择滤光片的微细图案的光刻，因此，该表面的平坦化是重要的。这是因为，为了微细化而提高曝光的开口数(NA)，由此，即使焦点深度变浅，通过进行平坦化也能够准确地进行曝光。
接着，在进行了上述平坦化的绝缘膜4的表面上使用溅射或蒸镀装置形成150nm的厚度的第一金属膜831作为滤光片材料。该滤光片材料的金属从材料的单一性考虑最优选Al，但是也可以是更通常在半导体制造中使用的AlCu或AlSi。此外，第一金属膜831的膜厚优选为50～200nm左右。此外，为了在该同一第一金属膜831形成遮光金属部831a，第一金属膜831需要能够阻挡300nm～1200nm的光波长的光的膜厚。在作为电极取出部的PAD部401上，不形成金属膜。
涂敷该第一金属膜831后，在该第一金属膜831上形成未图示的SiO2膜和有机类的BARC(Bottom Anti Reflective Coating：底部抗反射涂层)。该SiO2膜在通过剥离将在后来进行的蚀刻时在滤光片表面形成的沉积物除去时需要。此外，BARC用于抑制Al等的金属表面的反射，使微细加工容易进行。原本在半导体工艺的多层配线中，在AlCu的表面形成有Ti/TiN那样的抗反射(Anti-Reflection)层，但是会在Al处产生等离子体共振，因此，不能在这次的滤光片中使用，形成这样的膜来抑制表面反射。此后，涂敷未图示的抗蚀剂，利用光刻以狭缝结构来形成波长选择滤光片的开口图案。作为B(蓝色)的用途，例如以狭缝结构以260nm间距形成130nm的开口。作为G(绿色)的用途，例如以狭缝结构以340nm间距形成170nm的开口。作为R(红色)的用途，例如以狭缝结构以420nm间距形成宽度210nm的开口。然后，利用金属蚀刻器按照BARC/SiO2/Al的顺序进行蚀刻，除去抗蚀剂/BARC/SiO2，由此形成作为第一金属膜831的波长选择滤光片的狭缝结构的多个开口841的图案。波长选择滤光片的多个开口841的图案在第一光电转换元件101上的受光用开口部之上的第一金属膜831上形成。开口(狭缝)841的排列图案是将狭缝841在横方向上周期性地排列而得到的狭缝结构，该狭缝841由细长的贯通孔或凹部形成。通过在第一金属膜831形成该周期性的开口841，在光入射该电路内置光电转换装置的第一金属膜831时，表面等离子体分散关系被引入在第一金属膜831上以狭缝结构周期性地排列的开口841，能够由光激发表面等离子体，能够使该第一金属膜831作为波长选择滤光片起作用。此时，电子在相邻的狭缝841也同样地振动，在表面整体作为集体激发进行动作，因此，相邻的狭缝841与狭缝841的狭缝间距为相同距离的排列是最佳的。如图18的平面图所示，加工精度不良好的最外周的狭缝(多个狭缝841中的横方向的最外端的狭缝841a、841a和多个狭缝841的长边方向的两端部841b、841b)由第二金属膜832遮光，因此，不作为等离子体滤光片起作用，从而，狭缝间距为一定，能够得到高的颜色分辨率。
上述第一金属膜831的加工后，如图19所示，形成由SiO2构成的作为保护膜起作用的绝缘膜5。此时，需要以在前工序中形成的第一金属膜831的开口(贯通孔或凹部)841也由SiO2填埋的方式形成，利用高密度等离子体CVD法形成由SiO2构成的绝缘膜5。
最后，除去用于电极取出的PAD部401上的SiO2膜406使PAD部401露出。
在上述第一实施方式～第四实施方式中，在构成等离子体滤光区域200、1200的第一金属膜31、131、231、831与基板100之间，设置有覆盖该第一金属膜32、132、232、831的多个开口41、841中位于最外周的开口41a、841a、开口841的端部841b的第二金属膜32、132、232、832，但是也可以在构成等离子体滤光区域的第一金属膜的上侧设置覆盖位于最外周的开口的第二金属膜。也就是说，也可以在第二金属膜与基板之间，设置构成等离子体滤光区域的第一金属膜。
将本发明和实施方式总结如下。
本发明的光电转换装置的特征在于，包括：
设置在基板100上的第一光电转换元件101；
隔着绝缘膜1、2、3形成在上述第一光电转换元件101之上，并且用于构成等离子体滤光区域的具有周期性或非周期性地配置的多个开口41、841的第一金属膜31、131、231、831；和
覆盖上述第一金属膜31、131、231、831的多个开口41、841的一部分的第二金属膜32、132、232、832。
根据上述结构，由第二金属膜32、132、232、832覆盖预想形成得不均匀的第一金属膜31、131、231、831的开口41、841的一部分，利用第二金属膜32、132、232、832将从第一金属膜31、131、231、831的开口41、841的不均匀的一部分透射的光遮断，能够使得该光不到达第一光电转换元件101。因此，能够防止本来不透射的波长的光的异常透射，由开口41、841的不均匀的一部分扰乱的透射光对光电流没有贡献，能够防止半值宽度的增大。
另外，上述第一金属膜31、131、231的多个开口41、841的一部分，不限于上述第一金属膜31、131、231的多个开口41、841中的位于最外周的开口41a、841a、841b，可以还包括位于比最外周的开口41a、841a更靠内侧的位置的例如从外侧起第二个开口41、841等。
在1个实施方式中，
上述第二金属膜32、132、232、832覆盖上述第一金属膜31、131、231、831的多个开口41、841中至少位于最外周的开口的一部分41a、841a、841b。
上述第一金属膜31、131、231、831的多个开口41、841中位于最外周的开口的一部分41a、841a、841b的周围没有被开口41、841包围，因此，与周围被开口41、841包围的中央的区域的开口41、841相比较为特异的(奇异的)，容易因曝光或蚀刻而变得不均匀。
因此，如该实施方式那样，通过覆盖上述第一金属膜31、131、231、831的多个开口41、841中至少位于最外周的开口的一部分41a、841a、841b，能够利用第二金属膜32、132、232、832遮断从该特异的开口的一部分41a、841a、841b透射的光，因此，由不均匀的开口的一部分41a、841a、841b扰乱的透射光对光电流没有贡献，能够防止半值宽度的增大。
如图11、12所示，第一金属膜31、131、231的多个开口41中最外周的开口41a成为特异的大小，尤其是角部的开口41a成为特异的尺寸，因此，优选最外周的开口41a中的尤其是角部的开口41a由第二金属膜32、132、232覆盖。
在1个实施方式中，
还包括设置在上述基板100上的第二光电转换元件102，
上述第一金属膜131隔着绝缘膜1、2、3形成在上述第一光电转换元件101和上述第二光电转换元件102之上，
上述第二金属膜132覆盖上述第一光电转换元件101上的第一金属膜131的多个开口41的一部分和上述第二光电转换元件102上的第一金属膜131的多个开口41的一部分，并且覆盖上述第一光电转换元件101与上述第二光电转换元件102之间的区域。
根据上述实施方式，第一金属膜131的多个开口41中形成得不均匀的开口41a由第二金属膜132覆盖，由第二金属膜132遮断从该开口41a透射的光，从而能够阻止该光入射第一光电转换元件101和第二光电转换元件102，并且，上述第二金属膜132覆盖上述第一光电转换元件101与上述第二光电转换元件102之间的区域，因此，该第二金属膜132也能够作为遮蔽杂散光的遮光金属起作用。
在1个实施方式中，还包括：
设置在上述基板100上的电路部110；和
隔着绝缘膜1、2、3在上述基板100上形成的由多个配线层11、12、232、832构成的多层配线，
上述第一金属膜231、831形成在比上述多层配线靠上方的位置，
上述第二金属膜232、832兼作上述多层配线的多个配线层11、12、232、832中的1个配线层232、832。
根据上述实施方式，上述第二金属膜232、832兼作上述多层配线的多个配线层11、12、232、832中的1个配线层232、832，因此，不需要专用地单独地新形成第二金属膜232、832，能够防止成本增加。进一步，除了能够不改变包含上述电路部110的电路内置光电转换装置本身的工艺地追加搭载第一金属膜231之外，还能够使第二金属膜232、832兼作多层配线的配线层232、832，因此，具有容易进行工艺整合的优点。
在1个实施方式中，
上述第二金属膜132、232、832兼作上述多层配线的多个配线层11、12、132、232中的最上层的配线层132、232、832。
根据上述实施方式，上述第二金属膜132、232、832兼作上述多层配线的多个配线层11、12、132、232、832中的最上层的配线层132、232、832，因此，上述第一金属膜131、231、831与第二金属膜132、232、832的距离变小，能够可靠地遮断向第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、电路部110的漏光。
假设用于构成等离子体滤光区域的第一金属膜131、231、831与第二金属膜132、232、832的距离大时，一部分光有可能漏到第一光电转换元件101、第二光电转换元件102、电路部110而使光谱灵敏度变差或者使其误动作。
在1个实施方式中，
上述第一金属膜和第二金属膜31、131、231、831、32、132、232、832由Al或AlCu构成。
将Al的介电函数示于图16。通常容易引起等离子体共振的物性，优选介电函数的实部小，虚部大。对于像这次的应用那样意识到了光的三原色的情况，优选如Al那样在波长300-700nm的区域满足上述条件的Al或AlCu的金属。相反地，在利用等离子体共振现象形成长波长的透射滤光片的情况下，优选为如图17的Au那样在波长700nm以上满足上述条件的材料。
在1个实施方式中，
上述第二金属膜32、132、232、832的厚度至少是防止光的透射的厚度。
在1个实施方式中，
由上述第二金属膜32、132、232、832防止光的透射的光的波长为300nm以上1200nm以下。
在1个实施方式中，
上述第一金属膜31、131、231、831透射光的三原色。
在1个实施方式中，
上述第一金属膜831的上述多个开口841为狭缝841。
根据上述实施方式，能够以狭缝结构利用等离子体共振现象得到具有波长选择性的滤光片。
在1个实施方式中，
上述第一金属膜831中至少构成上述等离子体滤光区域1200的部分被接地。
根据上述实施方式，上述第一金属膜831中至少构成上述等离子体滤光区域1200的部分被接地，成为接地电位，因此，构成等离子体滤光区域1200的第一金属膜831的部分的电位稳定，电子的动作稳定，波长选择性良好。
本发明的光电转换装置的制造方法的特征在于：
在基板100上形成光电转换元件101、102，
在上述基板100上依次隔着绝缘膜1、2、3形成多个配线层11、12、132、232、832，并且以兼作第二金属膜132、232、832的方式形成上述多个配线层11、12、132、232、832中的最上层的配线层132、232、832，
在上述光电转换元件101之上隔着绝缘膜1、2、3、4形成用于构成等离子体滤光区域的具有周期性或非周期性地配置的多个开口41、841的第一金属膜131、231、831，使得该第一金属膜131、231、831的多个开口41、841的一部分被上述第二金属膜132、232、832覆盖。
根据本发明，能够制造能够防止本来不透射的波长的光的异常透射、能够使光谱波形的半值宽度减小的光电转换装置。
第一实施方式～第四实施方式和变形例中说明的构成要素当然可以适当组合，也可以适当选择、置换或删除。
符号说明
1、2、3、4、5 绝缘膜
11、12、132、232、832 配线层
31、131、231、831 第一金属膜
32、132、232、832 第二金属膜
100 半导体基板
101 第一光电转换元件
102 第二光电转换元件
110 电路部
131a、132a、831a 遮光金属部
200、1200 等离子体滤光区域
301、302、1302 遮光金属区域

Claims (7)

1.一种光电转换装置，其特征在于，包括：
设置在基板(100)上的第一光电转换元件(101)；
隔着第一绝缘膜、第二绝缘膜和第三绝缘膜或隔着第一绝缘膜、第二绝缘膜、第三绝缘膜和第四绝缘膜形成在所述第一光电转换元件(101)之上，并且用于构成等离子体滤光区域(200、1200)的具有周期性或非周期性地配置的多个开口(41、841)的第一金属膜(31、131、231、831)；和
覆盖所述第一金属膜(31、131、231、831)的多个开口(41、841)的一部分的第二金属膜(32、132、232、832)，
所述第二金属膜(32、132、232、832)至少覆盖所述第一金属膜(31、131、231、831)的多个开口(41、841)中位于最外周的开口(41a、841a)，遮断来自所述最外周的开口(41a、841a)的透射光。
2.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于：
还包括设置在所述基板(100)上的第二光电转换元件(102)，
所述第一金属膜(131)隔着第一绝缘膜、第二绝缘膜、第三绝缘膜形成在所述第一光电转换元件(101)和所述第二光电转换元件(102)之上，
所述第二金属膜(132)覆盖所述第一光电转换元件(101)上的第一金属膜(131)的多个开口(41)中位于最外周的开口和所述第二光电转换元件(102)上的第一金属膜(131)的多个开口(41)中位于最外周的开口，并且覆盖所述第一光电转换元件(101)与所述第二光电转换元件(102)之间的区域。
3.如权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于，还包括：
设置在所述基板(100)上的电路部(110)；和
多层配线，其由隔着第一绝缘膜形成在所述基板(100)上的第一配线层、隔着第二绝缘膜形成在所述第一配线层上的第二配线层、隔着第三绝缘膜形成在所述第二配线层上的第三配线层形成，
所述第一金属膜(231、831)形成在比所述多层配线靠上方的位置，
所述第二金属膜(232、832)兼作所述多层配线的第三配线层。
4.如权利要求1或3所述的光电转换装置，其特征在于：
所述第一金属膜(831)的所述多个开口(841)为狭缝。
5.如权利要求1或3所述的光电转换装置，其特征在于：
所述第一金属膜(831)中至少构成所述等离子体滤光区域(1200)的部分接地。
6.一种光电转换装置的制造方法，其特征在于：
在基板(100)上形成光电转换元件(101、102)，
在所述基板(100)上隔着第一绝缘膜形成第一配线层，在所述第一配线层上隔着第二绝缘膜形成第二配线层，并且以兼作第二金属膜(132)的方式形成第二配线层，
在所述光电转换元件(101、102)之上隔着第一绝缘膜、第二绝缘膜和第三绝缘膜形成用于构成等离子体滤光区域的具有周期性或非周期性地配置的多个开口(41)的第一金属膜(131)，至少使得该第一金属膜(131)的多个开口(41)中位于最外周的开口(41a)被所述第二金属膜(132)覆盖。
7.一种光电转换装置的制造方法，其特征在于：
在基板(100)上形成光电转换元件(101)，
在所述基板(100)上隔着第一绝缘膜形成第一配线层，在所述第一配线层上隔着第二绝缘膜形成第二配线层，在所述第二配线层上隔着第三绝缘膜形成第三配线层，并且以兼作第二金属膜(232、832)的方式形成所述第三配线层，
在所述光电转换元件(101)之上隔着第一绝缘膜、第二绝缘膜、第三绝缘膜和第四绝缘膜形成用于构成等离子体滤光区域的具有周期性或非周期性地配置的多个开口(41、841)的第一金属膜(231、831)，至少使得该第一金属膜(231、831)的多个开口(41、841)中位于最外周的开口(41a、841a)被所述第二金属膜(232、832)覆盖。
CN201480046696.XA 2013-08-23 2014-07-11 光电转换装置及其制造方法 Active CN105518875B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013173637 2013-08-23
JP2013-173637 2013-08-23
PCT/JP2014/068614 WO2015025637A1 (ja) 2013-08-23 2014-07-11 光電変換装置およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105518875A CN105518875A (zh) 2016-04-20
CN105518875B true CN105518875B (zh) 2017-06-13

Family

ID=52483420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480046696.XA Active CN105518875B (zh) 2013-08-23 2014-07-11 光电转换装置及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9876125B2 (zh)
JP (1) JP6025989B2 (zh)
CN (1) CN105518875B (zh)
WO (1) WO2015025637A1 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6051399B2 (ja) * 2014-07-17 2016-12-27 関根　弘一 固体撮像装置及びその製造方法
CN109564928B (zh) * 2016-08-09 2022-12-16 索尼公司 固态摄像元件、固态摄像元件用光瞳校正方法、摄像装置和信息处理装置
KR102423309B1 (ko) 2016-08-25 2022-07-21 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 반도체 장치, 촬상 장치, 및 반도체 장치의 제조 방법
JP2018156999A (ja) 2017-03-16 2018-10-04 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置及び電子装置
JP6833597B2 (ja) * 2017-04-11 2021-02-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像装置
US20180315791A1 (en) * 2017-04-30 2018-11-01 Himax Technologies Limited Image sensor structure
CN110546950B (zh) * 2017-05-16 2022-03-18 索尼半导体解决方案公司 成像元件和包括成像元件的电子设备
CN109407189B (zh) * 2017-08-18 2021-05-04 台湾积体电路制造股份有限公司 紫外光复合光栅及等离子装置
CN109411500B (zh) 2018-10-31 2021-01-22 京东方科技集团股份有限公司 探测面板及其制作方法
CN109901253B (zh) * 2019-03-22 2020-06-09 江南大学 一种表面等离子体滤波器
US11454820B2 (en) 2019-10-17 2022-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Multifunctional collimator for contact image sensors
US11515437B2 (en) * 2019-12-04 2022-11-29 Omnivision Technologies, Inc. Light sensing system and light sensor with polarizer
EP4154314A1 (en) * 2020-05-18 2023-03-29 University of Rochester Multispectral imaging cmos sensor
US20230420471A1 (en) * 2020-11-24 2023-12-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Image pickup element and electronic device
WO2024079990A1 (ja) * 2022-10-11 2024-04-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101256246A (zh) * 2008-03-31 2008-09-03 浙江大学 基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片
CN101730857A (zh) * 2007-07-13 2010-06-09 佳能株式会社 滤光器
CN102403326A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 索尼公司 成像器件和成像设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5973316A (en) 1997-07-08 1999-10-26 Nec Research Institute, Inc. Sub-wavelength aperture arrays with enhanced light transmission
US6040936A (en) 1998-10-08 2000-03-21 Nec Research Institute, Inc. Optical transmission control apparatus utilizing metal films perforated with subwavelength-diameter holes
US6285020B1 (en) 1999-11-05 2001-09-04 Nec Research Institute, Inc. Enhanced optical transmission apparatus with improved inter-surface coupling
US6834027B1 (en) 2000-02-28 2004-12-21 Nec Laboratories America, Inc. Surface plasmon-enhanced read/write heads for optical data storage media
JP2003014622A (ja) * 2001-06-27 2003-01-15 Mitsubishi Chemicals Corp 表面プラズモン共鳴センサチップ及びそれを用いた試料の分析方法
JP2010096781A (ja) * 2006-12-20 2010-04-30 Nec Corp 光分配器
JP2008177191A (ja) * 2007-01-16 2008-07-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置およびそれを用いたカメラ
JP2009252978A (ja) * 2008-04-04 2009-10-29 Panasonic Corp 固体撮像素子およびその製造方法
JP5374941B2 (ja) * 2008-07-02 2013-12-25 ソニー株式会社 固体撮像装置及び電子機器
JP5376883B2 (ja) * 2008-09-26 2013-12-25 パナソニック株式会社 固体撮像装置
JP4798232B2 (ja) * 2009-02-10 2011-10-19 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
KR101338117B1 (ko) * 2009-10-29 2013-12-06 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치 및 그 제조방법
KR101274591B1 (ko) * 2009-12-18 2013-06-13 엘지디스플레이 주식회사 표면 플라즈몬을 이용한 컬러필터와 액정표시장치 및 그 제조방법
CN102893199B (zh) * 2010-05-14 2015-08-19 日本电气株式会社 显示元件、显示设备和投影显示设备
WO2011155529A1 (ja) * 2010-06-10 2011-12-15 株式会社ニコン 計測部材、ステージ装置、露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法
JP5760811B2 (ja) * 2011-07-28 2015-08-12 ソニー株式会社 固体撮像素子および撮像システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101730857A (zh) * 2007-07-13 2010-06-09 佳能株式会社 滤光器
CN101256246A (zh) * 2008-03-31 2008-09-03 浙江大学 基于金属表面等离子激元的微型阵列滤光片
CN102403326A (zh) * 2010-09-08 2012-04-04 索尼公司 成像器件和成像设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20160211388A1 (en) 2016-07-21
JPWO2015025637A1 (ja) 2017-03-02
CN105518875A (zh) 2016-04-20
US9876125B2 (en) 2018-01-23
WO2015025637A1 (ja) 2015-02-26
JP6025989B2 (ja) 2016-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105518875B (zh) 光电转换装置及其制造方法
CN105518870B (zh) 光电转换装置
US8749006B2 (en) Method and system for image sensor and lens on a silicon back plane wafer
US7986018B2 (en) Solid-state imaging device
CN105319621B (zh) 双透镜结构及其制造方法
US7498190B2 (en) Method for fabricating a CMOS image sensor
CN102856335B (zh) 固态成像元件及其制造方法、电子装置及其制造方法
TWI481016B (zh) 影像感測晶片及其形成方法
US20090189055A1 (en) Image sensor and fabrication method thereof
US20070187793A1 (en) Filter, color filter array, method of manufacturing the color filter array, and image sensor
CN105428381A (zh) 固体摄像装置及其制造方法以及电子设备
TW201338187A (zh) 半導體裝置及其形成方法
CN108257998A (zh) Cmos图像传感器及其制造方法
CN101308821B (zh) 制造图像传感器的方法
JP5987108B2 (ja) 回路内蔵光電変換装置およびその製造方法
US20080135962A1 (en) Image sensor and fabricating method thereof
JP2013251292A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
JP2011171328A (ja) 固体撮像素子およびその製造方法
US7605016B2 (en) CMOS image sensor and method of manufacturing the same
KR100738257B1 (ko) 컬러필터가 형성된 이미지센서 및 그 제조 방법
CN101211935A (zh) 图像传感器及其制造方法
KR100821849B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN110137198A (zh) 一种彩色偏振cmos图像传感器及其制作方法
US7972891B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
CN110112152A (zh) 具有类光导管结构的影像感测器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant