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图像拾取装置和图像拾取系统
     本分案申请是基于申请号为 200710085695.8， 申请日为 2007 年 3 月 6 日， 发明名 称为 “图像拾取装置和图像拾取系统” 的中国专利申请的分案申请。技术领域
     本发明涉及一种图像拾取装置和图像拾取系统， 更为具体地涉及数码相机、 摄像 机、 复印机和传真机。 背景技术 在数码相机、 摄像机、 复印机和传真机上安装有很多图像拾取装置。 这些图像拾取 装置分别具有以一维或二维方式布置的像素， 每个像素包括光电转换元件。使用 CCD 图像 传感器和 CMOS 图像传感器作为上述图像拾取装置。CMOS 图像传感器是放大型的图像拾取 装置。近年来需求一种具有很多像素并形成在小芯片中的图像拾取装置， 也在积极促进导 出诸如作为代表性例子的动态随机存取存储器 (DRAM) 的精细布线规则的半导体技术。例 如， 所导出的半导体技术如下所述。在 CMOS 图像传感器中至少使用两个布线层。采用平面 化技术——其代表性例子即化学机械抛光 (CMP)——来使多个布线层布置得精细。 例如， 日 本专利申请公开 2001-284566 讨论了使用 CMP 方法作为 CMOS 图像传感器的层间绝缘膜的 平面化处理的例子。该专利公开还讨论了这样一种结构， 其中光屏蔽膜形成在表面已被平 面化的层间绝缘膜上， 并且设置钝化膜以覆盖该光屏蔽膜。
     此外， 不仅半导体技术可用于这种小型化， 光学技术也与该图像拾取装置密切相 关， 而且还需要各种考虑。
     例如， 日本专利申请公开 H11-103037 讨论了一种在光接收传感器单元之上设置 层间透镜的技术。该专利公开还讨论了在该层间透镜之上和之下布置防反射膜的结构， 从 而提高了 CCD 图像传感器的灵敏度。
     如果在如日本专利申请公开 2001-284566 所讨论的包括多个布线层的 CMOS 图像 传感器中， 在其表面已通过 CMP 等而被平面化的层间绝缘膜上形成具有高折射率的氮化硅 膜 (SiN 膜 )， 则会出现下面的问题。
     该问题是所拍摄的图像出现了颜色不均匀， 其中在拍摄均匀的白亮度表面时一些 地方呈现绿色或红色。 本发明人发现该现象原理上是由于入射到光电转换元件中的光接收 单元的光与光接收单元和该光接收单元上的绝缘膜之间的界面所反射的光发生干涉而引 起的， 并且该反射光又被 SiN 膜和层间绝缘膜之间的界面反射。接下来， 本发明人发现该干 涉取决于层间绝缘膜的膜厚度。
     因此， 本发明的目的是要提供一种降低该颜色不均匀的图像拾取装置。
     发明内容 一种彩色图像拾取装置包括 ： 设置在半导体衬底上的多个光电转换元件 ； 设置在 半导体衬底上的包括多个层间绝缘膜的多层布线结构 ； 设置在该多层布线结构上的钝化
     层； 设置在钝化层的下表面之下的第一绝缘层 ； 以及设置在钝化层的上表面之上的第二绝 缘层， 其中钝化层和第一绝缘层的折射率互不相同， 钝化层和第二绝缘层的折射率互不相 同； 对多个层间绝缘膜和第一绝缘层中的至少一层进行了平面化处理 ； 第一防反射膜设置 在钝化层和第一绝缘层之间， 该第一防反射膜与钝化层和第一绝缘层接触 ； 第二防反射膜 设置在钝化层和第二绝缘层之间， 该第二防反射膜与钝化层和第一绝缘层接触。
     本发明的其它特征和优点将从下面结合附图的描述中变得明显， 在附图中， 相同 的附图标记始终表示相同和相似的部件。 附图说明
     图 1 是示出按照第一示例性实施例的图像拾取装置的示意性截面视图。 图 2 是示出第一示例性实施例的图像拾取装置的示意性截面视图。 图 3 是示出第二示例性实施例的图像拾取装置的示意性截面视图。 图 4 是示出图像拾取系统的例子的配置图。 图 5 是示出图像拾取系统的例子的配置图。 图 6 是示出像素电路的例子的图。图 7 是传统图像拾取装置的示意图。
     图 8 是示出层间绝缘膜的总膜厚度和传统图像拾取装置所获得的 R/G 之比。
     图 9 是示出层间绝缘膜的总膜厚度和按照第一示例性实施例的图像拾取装置所 获得的 R/G 之比。
     并入说明书中且构成说明书一部分的附图对本发明的实施例进行图解， 并与该描 述一起用于解释本发明的原理。 具体实施方式
     在描述本发明的示例性实施例之前， 先描述在具有高折射率的氮化硅 (SiN) 膜设 置在其表面已通过 CMP 方法等而被平面化的层间绝缘膜上时产生的颜色不均匀。
     如上所述， 该颜色不均匀是由于入射到光接收单元中的光的干涉而出现的。 因此， 如果层间绝缘膜没有被平面化， 即如果在像素部分中没有出现由于平面化而导致的宏观膜 厚度不均匀， 如日本专利申请公开 H11-103037 中的情况， 则不会出现颜色不均匀。不出现 颜色不均匀的原因是 ： 日本专利申请公开 H11-103037 中讨论的结构包括设置在层间绝缘 膜的凹部中的层间透镜， 从而在该层间绝缘膜的一个像素中具有膜厚度不均匀。
     当具有不同折射率的膜设置在经过平面化的层间绝缘膜上时， 颜色不均匀变得显 著。也就是说， 当光接收单元和设置在层间绝缘膜上的具有不同折射率的膜之间的距离在 包括该具有不同折射率的膜的图像拾取装置中的图像拾取区中变得不均匀时， 颜色不均匀 就会变得显著。
     首先描述入射光的干涉。图 7 示出在日本专利申请公开 2001-284566 中讨论的 CMOS 图像传感器的示意性截面图。该 CMOS 图像传感器包括硅半导体衬底 ( 下面称为 “衬 底” )701、 作为光接收单元的光电二极管 702、 层间绝缘膜 703、 光屏蔽膜 704、 平面化膜 706 和布线层 708、 709。P-SiN 膜 ( 通过等离子 CVD 方法形成的氮化硅膜 )705 沉积在光屏蔽膜 704 上作为钝化层。此外， 设置微透镜 707。在此， 描述每一层的折射率如下 ： 钝化层 705 的折射率是 2.0， 平面化膜 706 的折 射率在 1.5 到 1.6 的范围内。此外， 通常硅半导体衬底的折射率在 3.50 到 5.20 的范围内， 而采用 SiO 的层间绝缘膜的折射率在 1.40 到 1.50 的范围内。
     在这种情况下， 由于衬底 701 和层间绝缘膜 703 之间的界面上、 层间绝缘膜 703 和 钝化层 705 之间的界面上以及在钝化层 705 和平面化膜 706 之间的界面上的折射率之差很 大， 因此光在每个界面上都容易发生反射。在图 7 中， 在光接收单元的表面上和在钝化层上 反射的光分别表示为 ref1 和 ref2。尽管为简化起见反射光 ref2 只示出一支光线， 但反射 光 ref2 实际上具有在钝化层 705 和层间绝缘膜 703 之间的界面上反射的光以及在钝化层 705 和平面化膜 706 之间的界面上反射的光。这些反射光相互干涉。因此， 入射到光接收单 元 702 中的光量与波长有关。
     如果对这种结构中的至少一个层间绝缘膜进行平面化， 则该层间绝缘膜在微观范 围 ( 从几 μm 到几十 μm) 内是平坦的。但是， 该膜厚度在宏观范围内 ( 几 mm 或更多 ) 却 变得不均匀 ( 膜厚度的不均匀 )。例如， 已通过 CMP 方法抛光的层间绝缘膜的膜厚度受到 诸如 MOS 晶体管和布线等元件的布置密度的影响。这里， 图像拾取装置包括外围电路部分 和其中布置了像素的像素部分 ( 也称为 “图像拾取区” )。因为外围电路部分的布置密度高 于像素部分的布置密度， 所以 CMP 方法在外围电路部分中的抛光速率与在像素部分中的抛 光速率不同。 由此， 该图像拾取装置的层间绝缘膜的膜厚度在外围电路部分中较厚， 而在像 素部分中较薄。这样由于膜厚度在外围电路部分和像素部分的边界处逐渐改变， 因此在像 素部分中产生了膜厚度的不均匀。 此外， 即使布线密度没有差异得如此之多， 层间绝缘膜的 膜厚度的不均匀有时也会在像素部分中出现。另外， 即使采用另一种平面化方法——回蚀 (etch back) 方法， 在图像拾取装置的表面中的依赖性仍然很大。因此， 在图像拾取装置的 层间绝缘膜中出现膜厚度不均匀。
     于是， 如果对至少一层进行平面化， 则将在经过平面化的膜之后形成的层间绝缘 膜会带来膜厚度不均匀。
     这样， 如果以这种方式从大范围来看在图像拾取区中已经出现了膜厚度不均匀， 则上述干涉的程度随图像拾取区中的位置改变而不同。结果， 出现图像拾取装置的颜色不 均匀。也就是说， 在从大范围来看在图像拾取区中已出现了层间绝缘膜的总膜厚度不均匀 的情况下， 当用折射率与层间绝缘膜的折射率不同的膜作为钝化层时， 颜色不均匀的问题 就变得显著。
     另一方面， 日本专利申请公开 2001-284566 没有发现在使用折射率与周围的膜的 折射率不同的钝化层的情况下会出现颜色不均匀的技术问题， 该颜色不均匀是因入射光与 在光接收单元表面上反射并在该钝化层的界面上再次被反射的光发生干涉而导致的。日 本专利申请公开 2001-284566 讨论了由将 SiN 膜设置在布线上作为钝化层的步骤引起的、 入射到不期望的方向上的光的折射的问题， 还针对该问题讨论了 SiN 膜的平面化。但是， 来自光接收单元的反射光在层间绝缘膜和具有高折射率的钝化层之间的界面上被反射， 并 且该再次反射的光又进入光接收单元。此时， 入射到光接收单元中的光与该再次反射的光 发生干涉， 并且干涉程度随着层间绝缘膜的膜厚度不均匀度而改变。日本专利申请公开 2001-284566 没有认识到这样的问题。日本专利申请公开 2001-284566 的结构导致了上述 颜色不均匀， 从而降低了图像质量。因此， 本发明使得包括钝化层并且已经受了平面化处理的图像拾取装置能够降低 在光接收单元上反射的光在钝化层和绝缘层之间的界面上的再次反射。因此， 由于可以降 低进入光接收单元的光的彼此加强——该加强是由再次反射的光导致的， 因而可以降低颜 色不均匀。
     本发明的彩色图像拾取装置包括多个布置在半导体衬底上的光电转换元件、 设置 在半导体衬底上的包括多个层间绝缘膜的多层布线结构、 以及设置在该多层布线结构上的 钝化层。
     然后， 在钝化层的下表面上设置了第一绝缘层， 在钝化层的上表面上设置了第二 绝缘层。钝化层的折射率不同于第一绝缘层的折射率， 钝化层的折射率也不同于第二绝缘 层的折射率。此外， 对层间绝缘膜和第一绝缘层中的至少一层进行平面化处理。然后， 在钝 化层和第一绝缘层之间设置了第一防反射膜， 在钝化层和第二绝缘层之间设置了第二防反 射膜。
     该结构使得能够减少在光接收单元上反射的光在钝化层的上界面和下界面上的 反射。从而反射光的干涉减少， 并减少了颜色不均匀。
     此外， 由于每个防反射膜上的折射率条件而提高透射率， 以及将每个防反射膜的 膜厚度形成为使得在该防反射膜的上界面和下界面上反射的光彼此减弱的膜厚度， 都使得 能够进一步降低反射光的光量。因此， 降低了图 7 中示意性示出的反射光 ref2 的光量。 现在描述颜色不均匀。当通过 CMP 方法对通用的半导体器件平面化时， 从大范围 来看， 由 CMP 方法导致的膜厚度不均匀很少影响器件的特性。但是如上所述， 在图像拾取装 置中， 由于从大范围来看图像拾取区中的膜厚度不均匀而出现颜色不均匀。
     此外， 用图 7 描述层间绝缘膜的膜厚度和颜色不均匀之间的关系。如果如图 7 所 示的从光接收单元表面到层间绝缘层的最上面部位的层间绝缘膜的总膜厚度用 L 来表示， 折射率用 n 表示， 波长用 λ 表示， 则这些反射量的关系就如下所示。
     满足下面表达式 1 的光彼此加强 ：
     2nL ＝ (λ/2)×(2m)( 表达式 1)
     满足下面表达式 2 的光彼此减弱 ：
     2nL ＝ (λ/2)×(2m+1)( 表达式 1)
     其中 m 是整数。下面给出反射光和层间绝缘膜的总膜厚度 L 之间的关系示例。当 层间绝缘膜的折射率 n 是 1.46 并且总膜厚度 L 为 3000nm 时， 波长 λ 为 548nm(m ＝ 16) 的 光相互加强。 另一方面， 当总膜厚度 L 变为 3100nm 时， 这种关系变为加强波长 λ 为 566nm(m ＝ 16) 的光。
     可见光 (400-700nm) 中的加强波长收集在表 1 中。从表 1 中可以知道， 加强的波 长根据层间绝缘膜的总膜厚度 L 而改变。
     表1
     m 13L ＝ 3000nm L ＝ 3100nm 674 696CF R6101976674 A CN 101976679说14 15 16 17 18 19 20 21 626 584 548 515 487 461 438 417明书647 603 566 532 503 476 453 431 R R-G G G G-B B B B5/12 页在此， 描述利用包括 3 种基色 R、 G 和 B 的滤色器 (CF) 的配置。像素分别对应于 CF 的 B( 波长 ： 400-500m)、 G( 波长 ： 500-600nm) 和 R( 波长 ： 600-700nm) 布置。如果检查到相 同的光进入 CF 的同一颜色的多个像素中， 则对应于这些像素的层间绝缘膜彼此之间的总 膜厚度差异将明确在对应于每种颜色的波长带中彼此加强的波长。
     此外， 如果例如注意 550-650nm 的波长带， 即 R 和 G 之间的边界， 则 CF 的 G 像素的 输出在膜厚度 L 为 3000nm 时变大， 而且 CF 的 R 像素的输出在膜厚度 L 为 3100nm 时变大。
     因此， R、 G 和 B 的输出比例根据层间绝缘膜的总膜厚度而改变。该变化在图 8 中 示出。图 8 的数据是通过模拟从包括 CF 的图像拾取装置输出的信号的 R 与 G 输出比例 (R/ G 之比 ) 与包括具有折射率为 1.60 的防反射膜的钝化层的图像拾取装置的层间绝缘膜的总 膜厚度之间的关系来获得的， 其中该防反射膜形成在钝化层的下表面上。根据膜厚度的改 变， R/G 比例在 R 的输出更大和 G 的输出更大的情况之间变化。
     因此， 当均匀白光进入包括层间绝缘膜的总膜厚度 L 不均匀的像素部分的图像拾 取装置时， 在图像拾取装置中出现颜色不均匀。此外， 由于在具有明线 (bright line) 的光 源环境下只有特定的波长才具有强的峰值， 因此这种颜色不均匀的趋势就变得引人注意。 具有明线的光源例如是已成为家用光源的主流的三基色荧光灯。 由于三基色荧光灯具有蓝 色、 绿色和红色三种波长的明线， 而人眼对这些颜色的灵敏度很高， 因此三基色荧光灯是具 有高度颜色显现特性的光源。如果按照本发明的图像拾取装置在这种环境下使用， 则该图 像拾取装置特别有效。
     下面， 描述层间绝缘膜的总膜厚度 L 的绝对值以及颜色不均匀的影响。将总膜厚 度 L 为 3500nm 和 1000nm 的情况相互比较。如果在可见光范围中， 将层间绝缘膜的折射率 n 设置为 1.46， 则在总膜厚度 L 为 3500nm 的情况下加强的波长是 11 个 k 在范围 15 ≤ k ≤ 25 内的波长。也就是说， 在绘制该光的波长和强度时会出现 11 个峰值。但是， 在总膜厚度 L 为 1000nm 的情况下加强的波长是 3 个 k 在范围 5 ≤ k ≤ 7 内的波长。因此， 在总膜厚度 L 为 1000nm 的情况下加强的波长的间隔比在总膜厚度 L 为 3500nm 的情况下更宽。因此， 如 果将绝缘层从 3500nm 制得更薄到 1000nm， 则频谱特性被平滑化。 由此知道颜色不均匀减少 到大约三分之一。
     因此， 如果层间绝缘膜的总膜厚度是从 3μm 到 5μm 厚， 并且出现通过以 CMP 方法 为代表的平面化处理而导致的膜厚度的宏观不均匀， 则容易出现颜色不均匀， 而本发明就 特别有效。也就是说， 在具有多层布线结构的 CMOS 图像传感器中容易出现颜色不均匀。
     钝化层优选由 p-SiN 膜形成， 该膜除了钝化层的功能之外通常还对端接由于氢烧 结效应而导致的硅衬底的悬空键非常有效。顺便提及， 层间绝缘膜是绝缘和分隔多层布线 结构中的布线层的膜。此外， 防反射膜是指减少反射光量的膜。
     尽管将作为材料衬底的半导体衬底表达为 “衬底” ， 但半导体衬底可以包括以下经 过处理的材料衬底。 例如， 在其中形成有一个或多个半导体区等的状态下的部件、 在一系列 制造过程中的部件、 以及已经经受了一系列制造过程的部件都可以称为 “衬底” 。此外， “在 半导体衬底上” 的表述意思是 “在半导体衬底的形成光电转换元件的主表面上” 。此外， “层 叠方向” 和 “上方向” 的表述表示从半导体衬底的主表面朝着入射光的方向。 “下方向” 的 表述表示与 “上方向” 相反的方向， 或表示从半导体衬底的主表面朝着半导体衬底内部的方 向。
     下面参照附图描述本发明的示例性实施例。
     ( 像素的电路配置 ) 首先， 描述图像拾取装置的像素。图 6 示出 CMOS 型图像传感器 ( 一种图像拾取装 置 ) 中的像素的电路配置示例。该像素由附图标记 610 表示。
     像素 610 包括作为光电转换元件的光电二极管 600、 传输晶体管 601、 复位晶体管 602、 放大晶体管 603 和选择晶体管 604。在此， 电源线由附图标记 Vcc 表示， 输出线由附图 标记 605 表示。
     光电二极管 600 的阳极接地， 光电二极管 600 的阴极与传输晶体管 601 的源极连 接。此外， 传输晶体管 601 的源极可以作为光电二极管 600 的阴极而共用。
     传输晶体管 601 的漏极包括作为传输区的浮置扩散区 ( 下面称为 FD)， 而且传输晶 体管 601 的栅极与传输信号线连接。此外， 复位晶体管 602 的漏极与电力线 Vcc 连接， 复位 晶体管 602 的源极包括 FD。复位晶体管 602 的栅极与复位信号线连接。
     放大晶体管 603 的漏极与电源线 Vcc 连接， 放大晶体管 603 的源极与选择晶体管 604 的漏极连接。放大晶体管 603 的栅极与 FD 连接。选择晶体管 604 的漏极与放大晶体 管 603 的源极连接， 而选择晶体管 604 的源极与输出线 605 连接。选择晶体管 604 的栅极 与由垂直选择电路 ( 未示出 ) 驱动的垂直选择线连接。
     上面提到的电路配置可以应用于本发明的所有实施例。但是， 其它电路配置如不 包括传输晶体管的电路配置和多个像素共享晶体管的电路配置也可以应用于本发明。此 外， 作为光电转换元件， 不仅可以使用光电二极管， 还可以使用光电晶体管等等。
     ( 第一示例性实施例 )
     图 1 示出第一示例性实施例。图 1 是示出图 6 所示图像拾取装置的像素中的光电 二极管的示意性截面视图。 在图 1 中， 光电二极管 ( 有时称为光接收单元 ) 包括 p 型半导体 区 101 和 n 型半导体区 102。有时还在 n 型半导体区 102 的上侧上形成另一个 p 型半导体 区。第一层间绝缘膜 103 由例如通过等离子 CVD 方法形成的 SiO 膜制成。第一布线层 104 在例如通过 CMP 方法对层间绝缘膜 103 平面化之后由例如铝制成。 第二层间绝缘膜 105、 第 二布线层 106、 第三层间绝缘膜 107 和第三布线层 108 可以分别用与第一层间绝缘膜和第一
     布线层相同的材料和相同的工艺来形成。作为其它方法和其它材料， 可以通过回蚀方法进 行平面化， 用铜来制成布线层。
     如图所示， 设多个层间绝缘膜的各个膜厚度之和为膜厚度 d。 由于通过 CMP 方法对 每个层间绝缘膜进行平面化， 因此膜厚度 d 在小区域内如在一个像素中是常量。但是， 当考 察整个图像拾取区时， 宏观膜厚度出现不均匀。
     此外， 钝化层和防反射膜设置在第三层间绝缘膜 107 上， 该第三层间绝缘膜是层 叠方向上的最上部分的层间绝缘膜。首先， 第一防反射膜 109 由 P-SiON 膜形成。钝化层 110 设置在第一防反射膜 109 上。钝化层 110 是 P-SiN 膜。第二防反射膜 111 由 P-SiON 膜 形成。树脂层 112 用作平面化层， 除了树脂层 112 之外， 还可以使用诸如 BPSG 膜的绝缘层。 此外， 滤色器 113 和微透镜 114 设置在树脂层 112 上方。第三层间绝缘膜 107 和树脂层 112 还分别称为 “第一绝缘层” 和 “第二绝缘层” 。要求至少钝化层和该钝化层附近的膜分别具 有互不相同的折射率。 作为钝化层， 合适地采用氮化硅膜， 因为该膜具有高保护功能和氢的 烧结效应。但是， 钝化层具有微晶结构。因此， 钝化层具有比用作层间绝缘膜的氧化硅膜、 滤色器和作为平面化膜的有机膜更高的折射率。因此， 钝化层的折射率和该钝化层附近的 膜的折射率常常互不相同。
     颜色不均匀出现的原理是来自光接收单元 102 的表面的反射光在钝化层上被反 射而再次进入光接收单元 102， 这是产生颜色不均匀的主要原因。为了减少颜色不均匀， 只 需要减少从光接收单元 102 反射的光在钝化层上的再次反射。因此， 在该示例性实施例中， 在 P-SiN 膜 110 的上表面和下表面上形成第一防反射膜 109 和第二防反射膜 111， 以减少再 次反射。
     参照图 2 详细描述防反射膜。在图 2 中， 第一绝缘层 201 包括多个层间绝缘膜， 为 简单起见将它们一起表示为具有折射率 n 的单层绝缘膜。 第一防反射膜 202 具有折射率 n2 和厚度 d2 ； 钝化层 203 具有折射率 n3 和厚度 d3 ； 第二防反射膜 204 具有折射率 n4 和厚度 d4 ； 第二绝缘层 205 是具有折射率 n5 的树脂层。此外， 具有与图 1 所示相同功能的部件用 与图 1 相同的附图标记表示。在本示例性实施例中， 钝化层由 P-SiN 膜形成 ； 设置在钝化层 之下的第一绝缘层由 P-SiO 膜形成 ； 设置在钝化层之上的第二绝缘层由树脂层形成。 例如， 每种膜的折射率如下 ： n1 ＝ 1.46， n3 ＝ 2.00， n5 ＝ 1.55。此外， 入射光 hv 及其反射光在 图 2 中分别用箭头来表示。在每个界面上的反射光用附图标记 v1-v4 表示。
     在这种情况下， 可以如下确定将插入第一绝缘层 201 和钝化层 203 之间的第一界 面的第一防反射膜 202 以及插入钝化层 203 和第二绝缘层 205 之间的第二界面的第二防反 射膜 204 的特征。
     首先， 为第一防反射膜 202 给出以下关系式。
     (n3 ＞ n1 ＞ n2 和 n2 ＞ n3 ＞ n1 的情况 )
     2n2d2 ＝ (λ/2)×2m(m ＝ 1， 2， ...)( 表达式 3)
     (n3 ＞ n2 ＞ n1 的情况 )
     2n2d2 ＝ (λ/2)×(2m+1)(m ＝ 0， 1， 2， ...)( 表达式 4)
     当满足这些关系时， 反射光 v1 和 v2 相互干涉以彼此减弱到最低程度， 因此减少了 朝着光接收单元 102 的反射光。
     类似地， 为第二防反射膜 204 给出以下关系式。(n3 ＞ n5 ＞ n4 和 n4 ＞ n3 ＞ n5 的情况 )
     2n4d4 ＝ (λ/2)×2m(m ＝ 1， 2， ...)( 表达式 5)
     (n3 ＞ n4 ＞ n5 的情况 )
     2n4d4 ＝ (λ/2)×(2m+1)(m ＝ 0， 1， 2， ...)( 表达式 6)
     当满足这些关系时， 反射光 v3 和 v4 相互干涉以彼此减弱到最低程度， 因此减少了 朝着光接收单元 102 的反射光。顺便提及， 尽管因为可以将反射光减弱到最低程度而优选 满足上述表达式的折射率和膜厚度， 但并不总是需要完全满足上述表达式。这些值可以在 预定的范围内。后面将描述该预定范围的细节。
     设置满足上述表达式的第一防反射膜 202 和第二防反射膜 204 使得能够减少在钝 化层 203 的界面上的反射。
     因此， 即使图 1 中的层间绝缘膜的膜厚度之和 d 由于通过 CMP 方法的平面化而分 散， 也能减小颜色不均匀， 这是因为反射光在钝化层的界面上被减弱。此外， 在具有明线的 光源的环境中， 特别容易看到颜色不均匀， 因此防反射膜在这种环境中尤其有效。
     现在描述防反射膜的膜厚度的不均匀。 首先， 对于层间绝缘膜的膜厚度的不均匀， 已经描述了在本示例性实施例的包括两个或更多个布线层的图像拾取装置中层间绝缘膜 的总膜厚度变大， 而该膜厚度的不均匀度也变大。膜厚度不均匀的幅度有时大于在该图像 拾取装置中采用的光的波长。 例如， 如果指定层间绝缘膜的总膜厚度 d 为 3000nm， 设与制造 相关的膜厚度不均匀度为 10％， 则不均匀量是 300nm。由于本示例性实施例的层间绝缘膜 的折射率是 1.46， 因此光程就是 300×1.46 ＝ 438nm。该值对应于图像拾取装置所采用的 可见光的波长范围 (400-700nm)， 该光程容易受干涉影响。 另一方面， 图 2 所示的第一防反射膜 202 和第二防反射膜 204 的膜厚度如下所示。 设在表达式 3 至表达式 6 的关系式中 m ＝ 1， 波长在 400-700nm 的范围内。此外， 如果设第 一和第二防反射膜的折射率在用 P-SiON 作为该膜的假设下为 1.7， 则膜的膜厚度是大约 100-300nm。 即使设与制造相关的膜厚度不均匀度为 10％， 不均匀的量变为 10-30nm。 因此， 该光学距离的不均匀与可见光的波长范围 (400-700nm) 相比是足够小的。因此即使设置第 一防反射膜 202 和第二防反射膜 204， 这些防反射膜 202 和 204 也难以影响图像拾取装置 的特性。结果是， 如果在钝化层 203 之上和之下分别形成第一防反射膜 202 和第二防反射 膜 204， 则可以减少由绝缘膜厚度不均匀所引起的颜色不均匀， 而不会因为防反射膜 202 和 204 的膜厚度不均匀而产生颜色不均匀。
     此外， 具体地说， 在如表达式 3 至表达式 6 所示层间绝缘膜的膜厚度分别具有等于 入射光波长的四分之一或更大的不均匀时， 才会由于该不均匀而施加干涉的影响。也就是 说， 如果层间绝缘膜的折射率用 n 表示， 其膜厚度的不均匀度用 Δ 表示， 入射光的波长用 λ 表示， 则条件是 ： n×Δ ＞ λ/4。由于在本示例性实施例中 n 为 1.46 或更大， 因此在不均匀 度 Δ 大致高于 λ/6 时容易产生颜色不均匀。例如， 如果波长 λ 为 600nm， 则不均匀度为 100nm 或更大。如果在设置具有这种膜厚度不均匀度的层间绝缘膜的情况下形成第一和第 二防反射膜， 则尤其能减少反射。
     参照图 2 描述本示例性实施例的防反射膜的具体膜厚度和折射率。例如， 如果在 钝化层的折射率 n3 为 2.00 而绝缘层的折射率 n1 为 1.46 的情况下减少由在 600nm 的波长 λ 处具有明线的光源产生的颜色不均匀， 则防反射膜的膜厚度和折射率如下。 首先， 对于第
     一防反射膜的折射率和膜厚度， 当使用源自表达式 4 的 2n2d2 ＝ λ/ 时， 导出条件 ：
     2d2 ＝ 150nm( 表达式 7)。
     此时， 如果使反射光 v1 和 v2 的幅值均匀， 则预计会进一步减少反射光。因此， 满 足以下从该反射关系导出的关系的折射率是优选的。
     ( 表达式 8)因此， 膜厚度 d2 变成 88nm。由此钝化层 203 具有 300-400nm 或更大的厚度。
     顺便提及， 由于反射光 v1 和 v2 因为本示例性实施例中发生作用的相位差而彼此 减弱， 因此只要 2n2d2 和波长 λ 之间的关系式满足以下范围就是足够的。
     λ/2-λ/4 ≤ 2n2d2 ≤ λ/2+λ/4( 表达式 9)
     此外， 也可以类似地获得第二防反射膜 204 的折射率和膜厚度。此外， 类似地， 只 要该关系式满足以下范围就也是足够的。
     λ/2-λ/4 ≤ 2n4d4 ≤ λ/2+λ/4( 表达式 10)
     尽管本示例性实施例中根据表达式 4 获得膜厚度， 还可以对应于钝化层和绝缘层 的折射率的关系适当地使用表达式 3 来获得该膜厚度。在这种情况中， 也可以使用类似于 表达式 9 和表达式 10 的关系式。 现在， 更具体地， 尝试获得对应于广泛使用的三基色荧光灯的防反射膜的膜厚度。 首先， 三基色荧光灯在对应于三基色 R、 G 和 B 的各波长范围内都具有明线。 R 的明线是大约 610nm ； G 的明线是大约 540nm ； B 的明线是大约 450nm。 但是在三基色荧光灯的频谱特性中， 对应于 B 的频谱特性与其它两种相比较宽， 而且对应于 B 的频谱特性的强度也比其它两种 低。此外， 由于对应于 B 的量子效率也比其它两种低， 图像拾取装置的敏感度也难以提升。 因此， 优选在设计防反射膜时注意 G 和 R， 它们容易因为颜色不均匀而产生影响。
     首先， 获得第一防反射膜的膜厚度。设钝化层的折射率 n3 是 2.00， 绝缘层的折射 率 n1 是 1.46。G 明线的波长是 544nm， R 明线的波长是 612nm。此外， 设防反射膜的折射率 n2 是通过表达式 8 获得的 1.71。
     2n2d2 ＝ λ/2， dG ＝ 79.5nm， 以减少具有 G 明线的光的反射量， 此外 dR ＝ 89.5nm， 以减少具有 R 明线的光的反射量。因此， 为了减少这两种明线光的反射量， 只需要使膜厚度 为 d ＝ (dR+dG)/2 ＝ 84.4nm。也就是说， 为了减少两种明线的光的反射量， 合适的是根据 G 和 R 明线的波长平均值来获得膜厚度。
     此外， 根据表达式 9 给出以下关系式。
     544/4 ≤ 2n2d2 ≤ (3×544)/4( 表达式 11)
     612/4 ≤ 2n2d2 ≤ (3×612)/4( 表达式 12)
     对应于 G 的膜厚度范围是约 39.8 ≤ d2 ≤约 119， 对应于 R 的膜厚度范围是约 44.7 ≤ d2 ≤约 134。因此， 如果防反射膜的膜厚度在大约 44.7-119nm 的范围内， 则该防反 射膜对任何明线都是有效的。 此外， 即使存在更多的明线， 也可以通过类似方法获得用于减 小该多个明线的反射的膜厚度。 对于第二防反射膜， 也可以类似地获得其膜厚度， 即折射率 和膜厚度只需要满足表达式 10。
     应当按照上述方式来确定防反射膜的折射率 n2 和 n4 以及膜厚度 d2 和 d4。但是， 当绝缘膜 201 的折射率 n1 和树脂层 205 的折射率 n5 分别不同于折射率 n2 和 n4 时， 折射 率 n2 和 n4 的最佳值以及厚度的 d2 和 d4 的最佳值分别是与上述值不同的值。
     但是， 通过采用具有与第一防反射膜 202 和第二防反射膜 204 相同的折射率 ( 折 射率 n6) 的材料来统一其膜类型可以降低制造成本。此时， 相同的折射率 n6 还需要满足以 下从上述关系式导出的关于折射率 n2 和 n4 的表达式。也就是说， 需要使用折射率介于折 射率 n2 和 n4 之间的材料。如果该折射率用 n6 表示， 则
     n2 ≤ n6 ≤ n4 或 n4 ≤ n6 ≤ n2( 表达式 14)。
     此外， 优选折射率 n6 采纳折射率 n2 和 n4 的平均值， 该平均值由以下表达式表示。
     N6 ＝ (n2+n4)/2( 表达式 15)
     此外， 如果使具有相同折射率 n6 的第一防反射膜 202 和第二防反射膜 204 的膜厚 度形成为具有相同的膜厚度 d6， 则可以统一其制造过程的条件， 并且可以进一步降低它们 的制造成本。例如， 还可以既制造对其执行第一防反射膜 202 的工艺的晶片， 又制造对其执 行第二防反射膜 204 的工艺的晶片。
     在采用由具有相同折射率 n6 的材料制成并如上所述形成为具有相同膜厚度 d6 的 防反射膜的情况下， 需要满足以下表达式 ：
     n2d2 ≤ n6d6 ≤ n4d4 或 n4d4 ≤ n6d6 ≤ n2d2( 表达式 16)
     此外， 为了进一步减少反射， 需要满足以下表达式 ： n6d6 ＝ (n2d2+n4d4)/2( 表达式 17)
     图 9 是有关配置了第一防反射膜和第二防反射膜的图像拾取装置的曲线图， 第一 和第二防反射膜都具有 1.73 的折射率。图 9 类似于图 8 示出从包括 CF 的图像拾取装置输 出的信号的 R/G 之比与该图像拾取装置的层间绝缘膜的总膜厚度之间的关系。 与图 8 相比， 可以知道， 即使在层间绝缘膜的总膜厚度改变的情况下， R/G 之比也不会变化， 从而减少了 颜色不均匀。
     如上所述， 在本示例性实施例的图像拾取装置中， 可以减少由反射光的干涉导致 的颜色不均匀。 具体地说， 可以减少具有明线的光中的颜色不均匀， 并获得具有良好颜色显 现特性的图像。
     ( 第二示例性实施例 )
     图 3 示出第二示例性实施例。图 3 是类似于图 1 的示意性截面视图。具有类似于 图 1 功能的部件用与图 1 相同的附图标记表示， 并省略其描述。
     图 3 的配置包括在第三层间绝缘膜上的第一绝缘层 115。 在第一绝缘层 115 上， 设 置第一防反射膜 109、 钝化层 110、 第二防反射膜 111。此外， 在第二防反射层上设置滤色器 113 和微透镜 114。由此， 类似于第一示例性实施例， 第一绝缘层可以是设置在多层布线结 构的最上部的层间绝缘膜。
     在本示例性实施例中， 第二绝缘层是滤色器 113。 类似于第一示例性实施例中用于 平面化的树脂层 205， 本示例性实施例中的滤色器 113 由折射率为 1.58 的树脂制成。防反 射膜的功能与其在第一示例性实施例中的相似， 而且可以在考虑滤色器 113 的折射率的情 况下来设计防反射膜。
     根据本示例性实施例的图像拾取装置， 可以在第二防反射膜 111 上形成滤色器 113， 因此可以使图像拾取装置变薄。结果， 通过降低从微透镜 114 到光接收单元的纵横比 可以改善光接收单元的入射效率。因此， 可以提供在减少颜色不均匀的同时提高了入射效 率的图像拾取装置。
     ( 应用于数码相机 )
     作为将根据上述示例性实施例描述的图像拾取装置用于图像拾取系统的例子， 在 图 4 中示出将该拾取装置应用于数码相机的情况的框图。
     作为用于将光摄入作为图像拾取装置的图像拾取器件 404 的结构， 设置了图像拾 取镜头 402 和光圈 403。快门 401 控制向图像拾取器件 404 的曝光量， 进入的光通过图像拾 取镜头 402 在图像拾取器件 404 上形成为图像。此时， 光的光量由光圈 403 控制。
     由拾取图像处理电路 405 处理根据所摄入的光而从图像拾取装置 404 输出的信 号， 并由 A/D 转换器 406 将其从模拟信号转换为数字信号。还由信号处理单元 407 对输出 的数字信号进行算术处理， 并产生拾取图像数据。 根据拍摄者对操作模式的设置， 该拾取图 像数据可以存储在数码相机中安装的存储单元 410 中， 或者通过外部 I/F 单元 413 传送给 诸如计算机或打印机这样的外部设备。此外， 还可以通过控制记录介质 411 的 I/F 单元将 拾取图像数据记录在可以可拆卸地与数码相机连接的记录介质 412 上。
     图像拾取器件 404、 拾取图像处理单元 405、 A/D 转换器 406 和信号处理单元 407 由 定时发生器 408 控制， 整个系统由整体控制和算术运算单元 409 控制。此外， 整个系统还可 以通过相同的处理形成在图像拾取器件 404 的同一半导体衬底 ( 图 1) 上。
     通过上述配置， 可以提供减少了颜色不均匀的数码相机。
     ( 应用于摄像机 )
     图 5 是示出按照上述示例性实施例描述的图像拾取装置应用于摄像机情况的框 图， 该摄像机是图像拾取系统的另一个例子。下面基于图 5 详细描述该摄像机。
     拍摄镜头 501 包括用于执行聚焦的聚焦透镜 501A、 用于执行变焦操作的变焦透镜 501B 以及图像形成透镜 501C。摄像机包括光圈和快门 502、 以及对形成在图像拾取表面上 的目标图像执行光电转换从而将该目标图像转换为电拾取图像信号的图像拾取装置 503。 采样保持电路 (S/H 电路 )504 对从图像拾取装置 503 输出的拾取图像信号执行采样保持， 对该拾取图像信号的电平进行放大， 而且采样保持电路 504 输出图像信号。
     处理电路 505 对从采样保持电路 504 输出的图像信号执行预定的处理， 如伽马校 正、 颜色分离和消隐处理， 并输出亮度信号 Y 和色度信号。由色彩信号校正电路 521 对从处 理电路 505 输出的色度信号进行白平衡校正和颜色平衡， 并将其从色彩信号校正电路 521 输出为色差信号 R-Y 和 B-Y。
     此外， 由编码电路 (ENC 电路 )524 调制从处理电路 505 输出的亮度信号 Y 和从色 彩信号校正电路 521 输出的色差信号 R-Y 和 B-Y， 并将其从该 ENC 电路 524 输出为标准电视 信号。然后， 将该标准电视信号提供给未示出的录像机或电子取景器如监视器电子取景器 (EVF)。
     接下来， 该摄像机包括可变光阑控制电路 506。 可变光阑控制电路 506 基于从采样 保持电路 504 提供的图像信号控制可变光阑驱动电路 507， 并自动控制 ig 计量表 ( 光圈检 流计， iris galvanometer)508， 以控制光圈 502 的开口量， 以使得该图像信号的电平可以是 预定电平的恒定值。
     带通滤波器 (BPF)513 和 514 在从采样保持电路 504 输出的图像信号中提取执行 对焦检测所需要的高频分量。从分别限制互不相同的频带的第一带通滤波器 513(BPF1) 和 第二带通滤波器 514(BPF2) 输出的信号分别被选通电路 515 和焦距选通帧信号选通。 然后，由峰值检测电路 516 检测被选通的信号的峰值， 并通过峰值检测电路 516 保持所检测的峰 值。还将该峰值输入逻辑控制电路 517。该峰值称为 “聚焦电压” ， 并通过该聚焦电压来调 节拍摄镜头 501 的焦距。
     此外， 焦距编码器 518 检测聚焦透镜 501A 的移动位置。变焦编码器 519 检测变焦 透镜 501B 的对焦状态。可变光阑编码器 520 检测光圈 502 的开口量。将这些编码器的检 测值提供给执行系统控制的逻辑控制电路 517。
     逻辑控制电路 517 基于对应于所设置的对焦检测区的图像信号对目标进行对焦 检测， 以执行聚焦。也就是说， 逻辑控制电路 517 将每个带通滤波器 513 和 514 提供的高频 分量的峰值信息接收进来， 并将聚焦透镜 501A 驱动至该高频分量的峰值达到最大的位置。 为此， 逻辑控制电路 517 向聚焦驱动电路 509 提供对聚焦电动机 510 的旋转方向、 旋转速 度、 旋转 / 停止的控制信号， 并控制该聚焦驱动电路 509。
     变焦驱动电路 511 在被指令变焦时旋转变焦电动机 512。当变焦电动机 512 旋转 时， 变焦透镜 501B 移动并执行变焦。
     如上所述， 根据本发明的图像拾取装置， 在被光接收单元的表面反射的光又在钝 化层的界面上反射并再次进入光接收单元的现象中， 可以减少在钝化层的界面上的反射。 此外， 对于每个防反射膜的界面上的反射， 也可以通过采用根据本发明的防反射膜的膜厚 度使反射光相互干涉而减少反射光的量。因此， 可以减少颜色不均匀而获得具有高质量的 图像信息。
     本发明的模式不限于各示例性实施例。 例如， 每个防反射膜都可以具有多层结构， 而且其膜类型也不限于所举出的例子。在任何情况下， 只需要每个防反射膜具有能减少反 射的效果。此外， 对防反射膜之上和之下的结构没有什么特殊限制。只需要考虑防反射膜 接触的层和该防反射膜之间的关系。 此外， 例如每个布线层可以是两层， 绝缘层和布线层的 材料和工艺不限于在各示例性实施例中示出的那些。
     虽然参照示例性实施例描述了本发明， 应当理解本发明不限于所公开的示例性实 施例。所附权利要求的范围应当被赋予最宽泛的解释， 以涵盖所有这样的修改和等同结构 及功能。